基于模糊PI控制的交流调速系统研究

传统PI控制器以固定不变的PI参数去处理变化多端的动态过程,很难满足各种工况下的性能指标。针对这一问题,本文将模糊控制理论引入到交流调速系统的PI控制器中,实现PI参数的实时调整,显著地改善调速系统的动态性能。仿真实验表明,在同等实验条件下,模糊PI控制的动态性能优于传统PI控制的性能。     

基于模糊神经网络的变换器自适应控制方法

提出了一种新型的基于模糊神经网络自适应PI调节电流控制电压型PWM变换器方法.结合了模糊神经网络控制与PI控制器,根据三相电流比较产生的三相电流误差和电流误差变化率,自动调整P、I参数,提高了电流的控制精度和变换器的动态性能.采用MATLAB/Simulink对常规PI控制器和模糊神经网络自适应PI控制器进行了仿真对比.仿真结果表明了采用模糊神经网络自适应PI控制器,其系统输出的误差及误差变化要小,系统的跟踪精度得以提高,动态性能得到改善.     

伺服控制系统电流及速度环自动参数辨识分析

比例积分(PI)控制器通过误差信号控制被控量,控制器本身就是比例、积分两个环节的和,其结构和算法都相对简单,因此在工程实际中得到广泛应用。然而,传统PI控制器参数基本上都是手动调节,针对不同控制对象不能有效快速识别,从而导致参数难以调节、效率低下等问题。传统PI控制使系统的动态性能降低,在高精度的伺服控制中不能满足系统性能要求。因此,在伺服控制领域需要寻求一种新的控制策略,以改善系统动态性能,满足外部环境的变化,提高系统动态性能。提出了一种基于扫频的电流及速度环自动参数辨识策略。采用自适应控制策略建立电机控制参数。通过这种方式,可以方便调试任何电机,使系统具有很好的动态性能。仿真和试验结果表明,提出的电流及速度环自动参数辨识方法能达到很好的位置伺服效果,自动辨识的参数使得整个系统具有更好的动态稳定性。     

基于双模糊空间矢量调制的直接转矩控制

为了改善基于空间矢量调制的直接转矩系统的动态性能及低速性,分析了传统SVM-DTC中采用两个PI控制器来产生参考电压矢量,存在PI控制器参数难以确定的问题,提出了一种基于双模糊空间矢量调制(SVM)的异步电机直接转矩控制(DTC)策略.阐述了产生磁链和转矩参考电压矢量的模糊控制器的具体的设计过程,即模糊控制器的输入变量分别为磁链、转矩误差和磁链、转矩误差的变化率,输出为参考电压矢量的磁链、转矩分量.对该控制方法在基于Simulink的仿真软件和基于DSP2812的控制芯片的实验装置分别进行了仿真与实验,并与传统的SVM-DTC进行了比较.仿真和实验结果表明,双模糊SVM-DTC控制系统动态性能好,有效提高了系统的低速性能.     

基于分数阶PI的逆变器双环控制研究

研究逆变器波形控制技术的问题,传统PI控制存在明显的缺点,导致输出电压质量不佳.为了提高逆变器输出电压的稳态和动态性能,提出了一种新的分数阶PI控制策略.分数阶PI控制器比PI控制器多了一个可调参数λ,使设计更加灵活,性能更加优越.仿真结果显示,分数阶PI控制策略提高了逆变器输出电压的稳态精度,增强了负载抗干扰能力,系统获得较快的动态响应,改进控制策略对于中小型风力发电系统并网逆变器的实际应用具有重要圣者价值.     

水池拖车转矩主从模糊自整定控制系统

采用主从控制模式有效地解决了水池拖车控制系统4台直流驱动电机的速度同步和负载平衡问题.传统的直流电动机双闭环调速系统多采用结构简单、性能稳定的带限幅的PI调节控制器,传统的PI调节器很难满足快速、超调小和抗干扰能力强等要求,特别是在模型参数时变、控制对象非线性和众多干扰因素的情况下.采用模糊自整定PI控制器,利用模糊推理方法实现对PI参数的在线自整定.通过实验仿真证明,该系统在不同的运行环境下都能有良好的静态和动态性能.     

基于PD增益的模型参考自适应同步控制

在保证自适应控制精度的前提下,找出快速收敛的参数,从而使被控系统和参考系统达到同步.针对传统的PI控制器无法获得参数波动的系统的较高的控制性能.基于模型参考自适应控制,利用PD控制器可以预料到系统误差的方向的优点,设计了一种自适应同步控制器.仿真结果表明,该自适应同步控制器能够使被控系统和参考系统达到同步,并能够较精确地控制被控系统的输出,使被控系统满足系统所要求的动态性能.这对研究组合自适应控制策略和开展多模型自适应控制器的研究提供了基础.     

积分加纯滞后系统的双预测PI控制及其应用

Smith预估控制器控制积分加大纯滞后过程时,鲁棒稳定性差,输出存在静态余差,无实际应用价值.提出了一类基于该过程的双预测PI控制器:具有内环和外环两种预测PI控制器.内环将系统稳定,外环消除输入干扰的影响和改善控制系统的动态性能.这种控制器结构简单,可调参数少,参数的调节方便、直观.仿真和实际应用表明:在干扰和模型失配的情况下,此类控制器仍然具有良好的控制性能和鲁棒稳定性能,是一种值得在实际工程中推广应用的新型控制器.     

采用非线性无源理论的MMC–MG并网电流控制

针对MMC半桥串联结构微电网(modular multilevel converter microgrids, MMC–MG)并网电流控制中, 采用 传统PI控制方法时其动态性能较差的问题, 提出一种利用无源控制理论的电流控制策略. 首先, 阐述了系统的拓扑 结构, 并建立了其欧拉–拉格朗日数学模型. 然后, 通过选取系统的状态变量, 设置误差能量函数及需注入的阻尼项, 以得到无源控制律; 并依据该控制律设计无源电流控制器. 此外, 通过观察采用不同阻尼值时控制器的稳定性、电 流谐波特性、幅频和相频特性曲线, 进而得到最佳的阻尼参数; 最后, 由系统的并网仿真模型验证所提无源电流控 制的有效性. 结果表明, 与传统PI控制相比, 阻尼注入无源控制方法能在不同运行工况下实现对电流和功率参考值 的快速跟踪. 同时, 具有良好的谐波特性和稳定性.     

小车倒立摆的自适应动态面控制

针对一类含有参数扰动和外部扰动的不确定欠驱动系统提出了一种改进自适应动态面控制方法.首先通过坐标变换,小车倒立摆模型转换成部分反馈形式,由半严格形式模型设计动态面控制器.利用模糊逻辑处理系统不确定性的能力设计自适应控制器,然后在传统动态面控制器设计中采用跟踪微分器来得到原稳定化函数的精确微分,解决传统反步法的"微分爆炸",显著提升闭环系统的性能.采用李雅普洛夫方法,设计适当的参数,系统跟踪误差能收敛到原点,仿真结果验证了该方法的有效性.     

一种改进的永磁同步电机分数阶速度控制器

为了实现永磁同步电机伺服系统的高性能速度控制,针对现有分数阶PI(FO-PI)控制器设计中存在的截止频率有效范围有限的问题,在频域设计的基础上,提出一种改进的分数阶控制器,在FO-PI基础上引入校正传递函数,保持分数阶控制性能的同时拓展控制器截止频率的选取范围,并设计三维作图法实现改进控制器的参数整定.最后通过仿真实验...     

基于模糊PI的永磁同步电机矢量控制

针对永磁同步电机矢量控制系统中,传统PID控制器对永磁同步电机控制性能效率不高以及对工作环境变化的适应性能不良等问题,首先,在两相旋转坐标系下采取双轴理论建立永磁同步电机数学模型;接着,采用模糊控制理论对永磁同步电机矢量控制系统中转速环传统的普通PID控制器进行改进研究,深入地从理论层次研究分析建立得到模糊PI控制器。在Matlab/Simulink环境下建立基于模糊PI控制器的永磁同步电机矢量控制系统仿真模型,并且将建立得到的模糊PI控制器引入永磁同步电机矢量控制系统进行仿真实验。实验结果表明,模糊PI控制器相对于传统的PID控制器具有更加优越的动态性能和稳态性能。     

Robust stabilization of load frequency control system under networked environment

The deregulation of the electricity market made the open communication infrastructure an exigent need for future power system. In this scenario dedicated communication links are replaced by shared networks. These shared networks are characterized by random time delay and data loss. The random time delay and data loss may lead to system instability if they are not considered during the controller design stage. Load frequency control systems used to rely on dedicated communication links. To meet future power system challenges these dedicated networks are replaced by open communication links which makes the system stochastic. In this paper, the stochastic stabilization of load frequency control system under networked environment is investigated. The shared network is represented by three states which are governed by Markov chains. A controller synthesis method based on the stochastic stability criteria is presented in the paper. A one-area load frequency control system is chosen as case study. The effectiveness of the proposed method for the controller synthesis is tested through simulation. The derived proportion integration (PI) controller proves to be optimum where it is a compromise between compensating the random time delay effects and degrading the system dynamic performance. The range of the PI controller gains that guarantee the stochastic stability is determined. Also the range of the PI controller gains that achieve the robust stochastic stability is determined where the decay rate is used to measure the robustness of the system.     

基于模糊控制的双闭环直流可逆调速系统的设计

对于双闭环直流可逆调速系统,提出了一种将模糊控制与常规PI控制相结合应用在转速环调节器设计的方法。根据工程经验与专家知识所确定的模糊控制规则,进行模糊推理,实现转速环调节器参数的动态整定。应用Matlab软件构建了双闭环直流可逆调速系统的仿真模型,并对转速环分别采用模糊PI控制器和常规PI控制器的直流可逆调速系统分别进行仿真实验并对比结果。从仿真结果可以得出采用模糊控制可以对直流可逆调速系统的动态与静态特性、抗扰性能、恢复性能以及跟踪性能有比较明显的改善与提高。     

永磁同步电动机高动态响应电流控制

永磁同步电动机系统广泛采用矢量控制策略实现转矩控制,电流控制环是其核心部分.电流环一般采用PI型控制,但PI型电流控制动态响应动态特性受到制约,参数整定必须在超调量及响应时间等指标之间折衷选择.为了改进PI型电流控制的动态响应性能,在输入误差较大时,采用滑模变结构控制,输入误差较小时,切换到PI型电流控制.结合滑模变结构和PI型电流控制,可以充分利用滑模变结构控制动态响应快,以及PI型电流控制无稳态误差的特点,并能解决滑模变结构控制的抖颤问题.实验结果表明该电流控制方法响应时间短而且超调量小,同时获得良好的动态响应和控制精度.     

多轴运动系统非线性轮廓重复跟踪的主从交叉耦合迭代学习控制

针对多轴运动系统非线性轮廓的重复跟踪,传统时域交叉耦合迭代学习控制器（Cross-coupled iterative learning control,CCILC）的设计,各轴间的耦合算子计算精度要求高,计算效率低.本文提出一种主从交叉耦合迭代学习控制方法.基于主从控制设计方法,主动轴采用时域CCILC,从动轴采用位置域交叉耦合迭代学习控制（Position domain CCILC,PDCCILC）.保证各轴间运动同步性,同时减轻对耦合算子精确性的依赖.因而可以引入轮廓误差矢量法估算耦合算子提高计算效率.采用Lifting的系统时域矩阵展开方法对所提出的算法进行了稳定性分析和性能分析.基于一个两轴毫米级运动平台,三种典型非线性轮廓跟踪（即半圆、抛物线和螺旋线）的数值仿真和实验分析验证了所提出算法的有效性.     

基于BF-PSO的船舶电站柴油机分数阶控制器

针对船舶电力系统的频率稳定性问题,对船舶电站柴油机调速系统设计了分数阶PIλDμ控制器。采用细菌觅食-粒子群混合优化(BF-PSO)算法对分数阶PIλDμ控制器参数进行优化整定,解决了分数阶PIλDμ控制器整定参数多、设计复杂的问题。对分别采用分数阶PIλDμ控制器和传统整数阶PID控制器的柴油机调速系统进行了仿真和对比。结果表明,在同等条件下优化得到的分数阶PIλDμ控制器能够有效抑制模型参数摄动,鲁棒性更强,具有更好的控制效果。     

Online Learning Control for Harmonics Reduction Based on Current Controlled Voltage Source Power Inverters

Nonlinear loads in the power distribution system cause non-sinusoidal currents and voltages with harmonic components. Shunt active filters (SAF) with current controlled voltage source inverters (CCVSI) are usually used to obtain balanced and sinusoidal source currents by injecting compensation currents. However, CCVSI with traditional controllers have a limited transient and steady state performance. In this paper, we propose an adaptive dynamic programming (ADP) controller with online learning capability to improve transient response and harmonics. The proposed controller works alongside existing proportional integral (PI) controllers to efficiently track the reference currents in the d -q domain. It can generate adaptive control actions to compensate the PI controller. The proposed system was simulated under different nonlinear (three-phase full wave rectifier) load conditions. The performance of the proposed approach was compared with the traditional approach. We have also included the simulation results without connecting the traditional PI control based power inverter for reference comparison. The online learning based ADP controller not only reduced average total harmonic distortion by 18.41 %, but also outperformed traditional PI controllers during transients.