基于交流伺服系统自抗扰控制器的应用研究

在交流伺服系统当中,采用自抗扰控制技术是近年来提出的一种非线性鲁棒控制技术。而所用的电机大多是永磁同步电机,本文在充分研究永磁同步电机数学模型和自抗扰控制器的基础上,将自抗扰控制技术应用于永磁同步电机调速系统的交流伺服系统当中。通过各种仿真试验,并和常规PI控制进行比较,得出采用自抗扰控制确实要比比常规的PI控制有着更好的动态和稳态性能指标,特别是在鲁棒性和抗干扰性上更优于常规的PI控制。     

基于自抗扰控制技术的舰炮随动控制系统

为了提高舰炮随动系统精度和抗干扰能力,弥补传统控制策略的不足,将自抗扰技术应用到舰炮随动系统中,设计了基于自抗扰控制技术的舰炮随动控制器。首先对某型舰炮随动系统进行分析、建立了其数学模型,并对舰炮随动系统扰动特性进行了简要分析,然后针对系统特性设计了自抗扰控制器并进行了参数整定,最好通过MATLAB/Simulink仿真平台对比分析了自抗扰控制和传统PID控制下的舰炮随动系统控制精度和系统抗干扰能力。仿真结果表明,基于自抗扰控制策略的舰炮随动系统能够有效提高跟踪精度和系统抗干扰能力。     

直线光栅伺服系统自抗扰控制仿真分析与实验研究

伺服系统在实际运行过程中,会存在包括阻力、振动、直线电机的端部效应等扰动因素,这些因素会严重影响系统的控制性能。针对主要的扰动因素设计相应的控制器来改善系统的性能是十分必要的。为直线伺服平台设计了自抗扰控制算法,通过数值仿真研究了该算法中主要参数对直线伺服平台控制性能的影响,比较了在系统中自抗扰控制算法与传统PID控制算法对阶跃响应以及常值干扰的控制效果。仿真和实验结果表明：自抗扰控制对比PID控制有对阶跃响应能平衡快速响应与无超调,对常值扰动的抑制能力明显更强等优势,证明了自抗扰控制能迅速抑制常值扰动的能力。     

自平衡车控制方法研究及仿真分析

针对自平衡车的自平衡阶段控制和转向阶段控制问题,提出了基于参数优化自抗扰技术和改进PID技术的自平衡车控制方法,首先基于拉格朗日公式建立自平衡车非线性模型及其控制策略,运用自适应进化算法进行模型参数的优化调整,调然后用过滤过程安排改进的PID控制策略进行模型转向控制,最后使用Matlab/Simulink进行自平衡车控制效果仿真分析。仿真实验结果表明,提出的控制策略能够快速调整平衡车姿态,且具有较好的控制平衡和转向精度以及较强的抗干扰能力。     

基于S函数在自抗扰控制器Simulink仿真中的应用

自抗扰控制技术是利用非线性理论而设计的新型控制器。本文在研究自抗扰控制技术的基础上。以Matlab／Simulink为平台。应用S函数编写跟踪微分器、非线性状态误差反馈和扩张状态观测器并实现子系统的封装。通过对火电厂主汽温控制系统的仿真实例。说明自抗扰技术具有较好的调节品质和抗干扰性。     

数控机床用磁悬浮系统自抗扰控制仿真研究

为了实现磁悬浮系统悬浮气隙的精确控制,提出运用自抗扰控制技术对横梁悬浮系统进行悬浮气隙控制,自抗扰控制器可以将系统模型参数变化和外扰作用均当作对系统的扰动而自动在线估计并予以补偿.对横梁磁悬浮系统建立的原始数学模型选择状态变量,得到系统的非线性状态方程,以线圈两端电压为控制量,设计悬浮气隙位置环和电流环双环自抗扰控制器,实现横梁悬浮系统的非线性控制.仿真结果表明,自抗扰控制具有良好的动态性能和抑制外来扰动能力,可以实现横梁无摩擦稳定悬浮.     

电动机自抗扰控制技术研究综述

本文介绍了自抗扰控制技术在电机驱动中的应用,自抗扰控制技术解决了电机实时控制中具有不确定参数难以整定的问题,基于自抗扰控制器(ADRC)的原理,估计补偿电机控制中总的扰动项(包括内扰和外扰),提高了控制系统的鲁棒性和动态性能.     

基于OPC的电液比例位置同步自抗扰控制试验研究

为提高机床中电液比例位置同步控制性能,搭建液压缸电液比例位置控制平台,提出基于OPC的“工控机+PLC”控制方式,设计了自抗扰控制器进行试验研究。试验结果表明,与单一PLC控制方式及PID控制算法相比,采用“工控机+PLC”及自抗扰控制算法,系统响应速度更快、跟踪精度更高、位置同步效果更好。     

高精度稳定平台伺服系统的自抗扰控制

提出了一种应用于高精度稳定平台伺服系统的设计方法。为满足稳定平台快速隔离扰动、稳定视轴的要求,将自抗扰控制应用于平台系统的速度环,和常规PID控制的电流环一起构成ADRC-PID控制。Simulink仿真结果表明,与传统PID控制相比,采用自抗扰控制后系统响应速度快,隔离度有较大的提高。ADRC-PID控制可满足高精度光电稳定平台的性能要求,系统具有响应速度快,隔离度好,鲁棒性强,稳定性高等特点。     

异步电机自抗扰控制的动态性能分析

异步电机是强耦合的非线性系统,采用传统的PID控制和现代控制理论难以对其进行精确控制。基于自抗扰控制技术设计的矢量控制系统可以解决参数不确定的异步电机鲁棒性差的难题。针对不同控制方案的控制效果存在差异这一问题,将各种控制系统按照所用变频器的类型不同分为控制电压型和控制电流型两大类,通过对比其动态性能,深入分析造成性能差异的原因,得出电流型控制系统更适合用于电机控制系统的结论。     

车载光电侦察平台视轴稳定技术研究

为了进一步提高光电平台伺服控制系统的抗扰动能力,提出一种基于自抗扰控制器的改进型速度稳定回路。首先,分析了平台视轴稳定回路的数学模型并引入电流环对其进行了化简,通过伺服控制系统中扰动作用原理,引入扰动总和的思想。然后,设计含有降阶扩张状态观测器的自抗扰控制器,对扰动总和实时观测并进行线性化前馈补偿。最后,以某型车载光电平台为控制对象,进行了PI控制器与自抗扰控制器的对比实验。实验结果表明,采用自抗扰控制器伺服控制系统相比PI控制法的阶跃响应速度更快,超调幅值仅为PI控制法的26.98%。使用摇摆台引入的频率为2.5Hz的正弦扰动,系统稳态误差幅值仅为PI控制法的9.76%。在系统模型参数改变±15%范围内,自抗扰控制器仍具有良好的抗扰能力,表现出很强的鲁棒性,满足光电平台的性能要求,对提升平台抗扰能力有着较高的实用性。     

基于两轮自平衡机器人组合定位方法的研究

对两轮自平衡机器人的运动控制过程中相对定位的问题进行了研究.根据两轮自平衡车的特点,对诸如车轮打滑、碰撞、越障及转向等运动情况下的位置传感器和姿态传感器的信号进行了分析,提出了将光电码盘、MEMS陀螺仪与MEMS加速度计数据融合的方法,对机器人的位姿进行检测估计,从而解决了采用传统的单一位置传感器对机器人测程不准确的问题.同时也降低了陀螺仪、加速度计固有漂移的不利影响,提高了两轮自平衡机器人的定位精度.通过对两轮机器人分别进行直线运动实验、越障实验和异常碰撞试验,验证了两轮自平衡机器人组合定位方法的合理性和有效性.     

液压机械传动装置泵-马达系统模糊自抗扰控制

针对液压机械传动装置(Hydraulic Mechanical Continuously Variable Transmission,HMCVT)在阶跃负载扰动、变速器输入转速扰动的影响下所引起的输出转速波动问题,以分矩汇速式液压机械传动装置中的泵-马达系统为研究对象,以系统稳速输出为控制目标,提出一种基于扰动补偿的模...     

轮式工程车辆转向系统控制研究

转向系统是工程机械的重要组成部分,全液压转向系统可使工程车辆实现直线行驶、双轮转向、全轮转向、斜行、横行和原地转向。根据其工作原理推导出了该控制系统的动态响应数学模型。为提高控制系统性能,引入模糊PID控制算法,并在Simulink环境中对数学模型进行模拟仿真,对比分析了常规PID控制和自适应模糊PID控制对系统动态性能的影响,证明模糊PID控制能很好地提高转向系统的动态响应性能。     

A novel practical control approach for rate independent hysteretic systems

A disturbance rejection based control approach, active disturbance rejection control (ADRC), is proposed for hysteretic systems with unknown characteristics. It is an appealing alternative to hysteresis compensation because it does not require a detailed model of hysteresis, by treating the nonlinear hysteresis as a common disturbance and actively rejecting it. The stability characteristic of the ADRC is analyzed. It is shown that, in the face of the inherent dynamic uncertainties, the estimation and closed-loop tracking errors of ADRC are bounded, with their bounds monotonously decreasing with the observer and controller bandwidths, respectively. Simulation results on a typical hysteretic system further demonstrate the effectiveness of the proposed approach.     

On the rejection of internal and external disturbances in a wind energy conversion system with direct-driven PMSG

This paper deals with the critical issue in a wind energy conversion system (WECS) based on a direct-driven permanent magnet synchronous generator (PMSG): the rejection of lumped disturbance, including the system uncertainties in the internal dynamics and unknown external forces. To simultaneously track the motor speed in real time and capture the maximum power, a maximum power point tracking strategy is proposed based on active disturbance rejection control (ADRC) theory. In real application, system inertia, drive torque and some other parameters change in a wide range with the variations of disturbances and wind speeds, which substantially degrade the performance of WECS. The ADRC design must incorporate the available model information into an extended state observer (ESO) to compensate the lumped disturbance efficiently. Based on this principle, a model-compensation ADRC is proposed in this paper. Simulation study is conducted to evaluate the performance of the proposed control strategy. It is shown that the effect of lumped disturbance is compensated in a more effective way compared with the traditional ADRC approach.     

基于LADRC的电动舵机高动态控制方法

自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)继承了PID控制基于误差反馈的优点,在控制中不需要模型的先验知识,并结合了经典调节理论与现代控制理论各自的优点,因而在实际工程中得到了广泛应用。文中分析了电动舵机传统PID控制中存在的动态响应慢和抗扰能力弱的问题;建立了基于直接转矩控制的舵机系统数学模型;设计了线性扩张状态观测器,并给出了观测器参数的简便确定方法,通过观测器观测出的扰动将系统补偿为串联积分器的形式;采用不同的控制器对补偿后的系统进行稳定性分析,根据稳定性和实现难易程度,决定采用比例微分负反馈控制器。最后对设计的观测器和控制器进行了仿真,仿真结果表明,设计的观测器和控制器与传统PID控制相比在动态响应和抗扰能力上都具有巨大的优势。     

基于降阶双环自抗扰的永磁同步直线电机电流谐波抑制

永磁同步直线电机由于反电势和逆变器频繁切换导致电流谐波分量较大,同时参数时变以及负载突变等扰动严重影响伺服系统的控制精度。本文采用一种基于降阶状态观测器的双环自抗扰伺服控制算法,以降低控制系统的谐波抑制从而提高控制精度。首先,构造了位置速度环级联的二阶自抗扰控制器。运用极点配置法对三阶线性状态观测器进行降阶,减小了相位滞后的影响,提高了伺服系统的控制精度;其次,电流环采用一阶非线性自抗扰控制器,消除了积分饱和的影响,降低了三相电流的谐波含量。最后,与基于自抗扰控制的其他优化算法进行对比,实验表明在多工况下降阶双环自抗扰控制的总谐波失真不超过2.13%,推力波动可减小至1.49%,稳态误差不大于15μm。     

航空光电稳定平台的自抗扰控制系统

对航空光电稳定平台模型进行分析并利用电流环简化了平台模型。阐述了影响平台稳定性的扰动及抑制扰动的方法,提出一种基于预报修正的自抗扰控制系统。首先,提出了一种预报修正方法,采用"先预报,后修正"的方法来减小扰动观测值的滞后和超调;然后,设计了基于二阶扩张状态观测器的自抗扰控制系统,对扰动进行线性化动态补偿;最后,在振动平台上对系统进行了速度稳定实验、目标跟踪实验和鲁棒性分析。结果表明,与经典的平方滞后超前控制方法相比,本文设计的控制方法对扰动的隔离度至少提高了5.88dB。另外,设计的系统具有很强的鲁棒性,在系统参数改变±15%的范围内,仍得到很好的控制效果。由于所设计的控制系统具有很强的实用性和鲁棒性,在工程实际应用中提高了航空光电稳定平台的抗扰动性能。