永磁同步电机高效非线性模型预测控制

永磁电机控制器要求电机有很强的转速跟踪能力,并且要保证系统参数变化及负荷扰动下系统的鲁棒性. 永磁电机包含很多不确定因素,是强耦合的非线性系统,传统的线性控制器很难对其进行控制. 针对永磁电机的转速控制构造非线性模型预测控制方法. 非线性永磁电机模型通过输入-输出反馈线性化策略解耦成为新的线性系统. 为保证可行解的收敛性,提出一种迭代二次规划方法来处理由输入-输出反馈线性化导致的非线性约束. 仿真结果表明,控制器能有效降低计算负担,具有很好的动态控制性能,能抑制转矩脉动,并保证在参数变化和负荷扰动下控制系统的鲁棒性.     

基于负载角限制的永磁同步电机模型预测控制

针对永磁同步电机电磁转矩与负载角之间强耦合及非线性的关系,并就传统直接转矩控制容易失步的问题,该文提出了一种负载角限制的策略。基于直接转矩控制基本原理对电机失步原因进行研究,重点分析负载角与转矩之间的关系,提出了对负载角限制避免电机失步的控制思想。详细介绍了基于永磁同步电机的模型预测数学模型,考虑到消除系统预测误差加入了控制延时补偿。最后通过评价函数有效地限制了电机转矩和磁链脉动,直接限制负载角确保了电机的稳态运行。通过仿真分析可看出该文提出的方案有效可行,在保持快速响应的情况下,降低了转矩和电流脉动,避免了电机失步的风险。     

永磁同步电机模型预测转矩控制简化控制策略

传统永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)遍历逆变器生成的全部7个电压矢量, 计算负担较大.当转矩误差较小时, 零电压矢量利用率较高, 则可当转矩误差位于阈值范围, 电机系统直接输出零电压矢量, 否则,依然遍历7个电压矢量, 并给出阈值确定方法. 基于上述策略, 本文增加了6个定子磁链扇区位置约束, 将转矩误差大于阈值时的备选电压矢量降至4个, 并增加磁链扇区数目至12个和磁链误差约束, 进一步减小备选电压矢量. 仿真结果表明, 提出的3种简化策略控制下, 永磁同步电机系统运行正常, 控制性能与传统模型预测转矩控制基本相当,平均开关频率分别降低至77.48%, 77.09%和76.12%, 平均遍历电压矢量个数分别降低至58.29%, 32.86%和29.14%.实时性实验结果表明运行时间分别减小至57.70%, 32.96%和29.48%.     

永磁同步电机的非线性连续预测控制

本文介绍了一种应用于永磁同步电机的最优非线性预测级联控制系统,该系统对于速度和磁通轨线实现了全局渐进跟踪.控制器是基于预测跟踪误差的定时常连续时间的最小化.在全状态观测的假设下,系统对于电参数的改变和负载扰动都有很好的鲁棒性.     

基于输入输出线性化的连续系统非线性模型预测控制

非线性约束预测控制关键是求得可行性优化解. 输入输出反馈线性化是非线性控制一种常用的方法, 其系统的初始线性输入约束转化成非线性基于状态的约束, 因而无法采用常规的二次规划(QP)求解优化问题. 针对连续状态空间模型系统, 本文提出迭代二次规划方法来寻求非线性优化解. 为了保证算法的收敛性, 系统加入另外一种迭代算法来保证其在整个预测时域上能得到可行解. 仿真控制结果表明了该方法的有效性.     

基于自适应模糊控制器和非线性扰动观测器的永磁直线同步电机反馈线性化控制

由于永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统应用于一些高精密场合,因此克服系统存在的负载扰动、参数变化等不确定性影响是提高系统性能的关键.针对不确定性问题,采用一种基于自适应模糊控制器(AFC)和非线性扰动观测器(NDO)的反馈线性化控制方法.首先设计反馈线性化控制器(FLC)实现系统的线性化,便于位置跟踪;其次采用ND...     

交流永磁同步电机的非线性控制研究

基于交流永磁同步电机的dq模型,采用非线性系统的微分几何方法,利用状态非线性反馈将交流永磁同步电机数学模型精确线性化,然后利用线性系统的LQR最优控制理论获得交流永磁同步电机的基于精确线性化的LQR控制器。通过仿真研究结果表明,采用基于精确线性化的LQR控制器不仅没有超调量,而且具有更好的速度响应特性和控制精度。     

永磁同步电机的模型预测与反演控制

为提高永磁同步电机的控制精度、负载工作能力和响应速度,在d-q坐标系下分析了电机的电气特性与机械特性,建立了连续时间系统的状态空间模型.在离散控制系统中,利用状态转移模型预测电机状态,并根据估计的状态偏差运用广义逆矩阵理论反演控制指令.从系统状态可控性的角度,提出了一种基于模型预测与反演,转角转速联合控制的方法.并依据系统对扰动的响应机理,反演控制补偿量.在考虑摩擦力、负载及外部扰动的情况下,与PID控制方法进行了仿真对比,并对比了参数偏差的情况.结果 表明所设计的控制器具有较好的响应速度、控制精度和对干扰与电机参数的鲁棒性.     

基于扰动补偿的永磁同步电机预测位置控制

为了提高永磁同步电机伺服系统的位置跟踪精度和抗扰性,设计了一种新的预测控制策略。首先,建立了永磁同步电机的数学模型,并在电机模型中建立了扰动的集总项;其次,设计了广义预测控制器,在控制器中考虑了扰动的影响,增加了控制器的抗干扰能力;最后,引入了非线性扰动观测器,对扰动进行估计并补偿。仿真与实验结果表明,所提出的预测控制方法即使在不同的运行情况下,依然能使电机保持良好的位置控制精度和抗干扰能力。     

永磁同步电机模型预测转矩控制模糊排序法研究

针对永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)中成本函数权重系数难以设计和调节的问题, 以降低逆变器开关频率的多目标控制问题为例, 本文研究了基于排序法的模型预测转矩控制策略. 本文通过优先级的设计解决了排序过程中最优电压矢量解不唯一的问题. 考虑到控制目标重要性并不完全等同, 提出了一种带有缩放因子的排序优化方法, 利用缩放因子来调节控制目标的重要程度. 不同于连续变化的权重系数, 缩放因子的作用效果具有离散分段特性, 因此其调整过程可得到有效简化. 本文进一步提出了基于模糊排序法的模型预测转矩控制策略, 实现了缩放因子的动态优化, 从而更好地适应电机不断变化的运行状态. 仿真结果表明, 与固定权重系数的传统模型预测转矩控制相比, 本文所提控制策略可降低系统的平均开关频率、转矩与磁链脉动, 并可有效抑制动态条件下的转矩和磁链脉动. 实时性实验结果表明, 排序法不会严重降低模型预测转矩控制的实时性.     

Feedback Linearization Based Distributed Model Predictive Control for Secondary Control of Islanded Microgrid

In this paper, a distributed Model Predictive Control (DMPC) is proposed for the secondary voltage and frequency control of islanded microgrid, where each distributed generator (DG) is controlled by a Model Predictive Control (MPC) in the secondary control layer, individually. With considering the nonlinear dynamics of DG with primary control, input‐output feedback schemes are developed for voltage and frequency control separately. Then, all MPCs use the local and neighboring nodes information to solve the optimization problem instead of communicating with a central controller. In this way, the control of the whole system is fully distributed, which allows for a plug‐and‐play. The convergence and stability analysis of the overall closed‐loop system are provided. The simulation result shows the effectiveness of the proposed method.     

基于最大反馈线性化的两轮机器人平衡控制

为了对两轮直立式机器人进行平衡控制研究,首先应用一种拉格朗日方法对两轮直立式机器人系统进行动力学建模,以力矩作为模型控制输入并且考虑到了系统无滑动的非完整约束方程.求出了系统的最大相对阶并对非线性系统进行了部分反馈线性化,经过坐标变换和输出反馈得到了2个由两链积分器构成的子系统,外加3个代表系统内动态的非线性方程.根据...     

基于反馈线性化同步伺服电机鲁棒跟踪控制

为了保证具有不确定非线性的PM同步伺服电机驱动系统的稳定性,确保闭环系统的输出准确跟踪期望输出并减少不确定项对该驱动系统的影响,利用Lyapunov稳定性理论,设计了一种基于反馈线性化的鲁棒跟踪控制器,并作了相应的仿真研究。仿真结果表明,该控制器不仅确保闭环系统的输出按指数规律跟踪期望输出,而且保证闭环系统状态的一致最终有界。该控制器设计简单,易于实现,具有很好的实用性。     

基于反馈线性化的无人直升机航向控制

本文着重解决小型无人直升机航向自适应控制问题．通过求非线性函数导数,把原始系统扩展为一个带有伪状态变量的新系统．这种方法不必求解非线性函数的逆,并且降低了计算量．证明了该方法的稳定性．针对实际模型直升机实验平台航向动力学模型,仿真结果表明了该方法的有效性．     

非线性反馈线性化方法在控制pH过程中的应用

pH过程广泛存在于化工、生物工艺、污水处理、发电等工业中,对这一过程进行良好的控制有着十分重要的意义.本文主要介绍了对pH过程使用反馈线性化的非线性控制设计.这种设计能较好的处理pH过程的非线性和滞后性.     

关于非线性系统非正则线性化的一个充分条件

本文得到关于仿射非线性系统非正则反馈线性问题的一个充分条件，给出并讨论了一个例子。     

非线性离散系统的反馈线性化

本文研究一类多输入非线性离散系统的线性化问题，给出了非线性离散系统状态反馈线性化的充要条件。     

单级倒立摆反馈线性化控制仿真

本文以单级倒立摆为控制对象,介绍了反馈线性化的基本原理,设计神经网络控制器对消系统的非线性,实现对单级倒立摆的反馈线性化控制。并通过MATLAB软件进行仿真实验,结果表明了该方法的有效性。     

模糊CMAC神经网络用于MIMO非线性系统的反馈线性化

针对一类多输入多输出（ＭＩＭＯ）连续时间非线性系统,应用模糊ＣＭＡＣ神经网络,给出一种状态反馈控制器,用于使状态反馈可线笥化的未知的非线性动态系统儿得要求的患 很弱的假设条件下,应用李雅普诺夫稳定性理论严格地证明了闭环系统内的所有信号为一致最终有界（ＵＵＢ）。