基于扰动观测器的逆变器电能质量提升控制策略

为提高逆变器输出电能质量,设计了一种基于谐振跟踪控制器和改进的不确定和扰动估计器的两自由度控制策略.新控制器中跟踪控制和扰动抑制控制是解耦的,各自相对独立.扰动观测器中引入了延时动作,以最大程度地减小奇数次谐波处的输出阻抗幅值.通过适当地扰动抑制,跟踪谐振控制器即可实现标称系统的输出遵循正弦基准参考,幅值和相位误差接近于零.利用三相逆变器实验平台进行了带线性和非线性负载测试,实验结果验证了所提出控制策略可有效提高逆变器输出电能质量.     

基于无源性与滑模变结构的独立直流微电网控制

针对独立直流微电网稳定性问题,提出了一种基于滑模变结构的电流无源双闭环控制策略,提高了系统的响应速度和抗干扰能力.首先,建立独立直流微电网系统数学模型,针对该模型应用无源性理论设计系统的控制输入,得到系统的端口受控耗散Hamilton(port-controlled hamiltonian with dissipation,PCH-D)模型.然后,针对系统的直流母线电压的稳定性问题,应用滑模变结构方法,当系统用电负荷、分布式能源和参数突变时,母线电压仍能稳定在其期望值上,并得到燃料电池电流的参考值.最后,通过Matlab仿真进行验证,对比本文控制策略与传统单一的无源控制策略,说明所提出的控制方法具有更好的动态特性和稳态特性.     

分数阶滑模控制算法在四容水箱中的应用及仿真

针对四容水箱系统存在模型不确定性、动态性能缓慢、耦合严重等问题,设计分数阶滑模控制算法对水箱液位进行控制。对传统整数阶滑模面和趋近率加以改进,得到控制效果更为灵活的分数阶滑模面和趋近率。使用李雅普诺夫理论对分数阶型滑模控制器的渐进稳定条件、适用范围、特性进行理论分析,提出算法的设计方法。通过与分数阶PID控制器比较,仿真实验表明分数阶滑模控制器对给定液位的期望值具有良好的动态性能,有效的减少控制过程中的超调,对系统参数摄动具有良好的鲁棒性。     

基于观测器摩擦补偿的机电系统高精度控制

针对机电作动系统在低速阶段摩擦非线性明显且同时存在其他干扰,易导致系统跟踪精度、稳定性下降这一问题,设计基于非线性观测器摩擦补偿的自适应鲁棒控制器. 针对摩擦非线性,利用LuGre摩擦模型描述系统的摩擦现象,提出非线性观测器对模型的内部摩擦状态进行观测. 针对系统摩擦系数、转动惯量及其他不确定性参数,设计参数自适应律进行估计. 利用前馈补偿的方法,对摩擦非线性和参数不确定性进行补偿,设计鲁棒项克服系统的其他扰动. 利用Lyapunov稳定性定理证明了提出的控制器在存在扰动的情况下可以实现系统的有界稳定性. 实验结果表明,提出的控制器具有较高的控制精度与较强的鲁棒性,跟踪精度较传统的PID控制器提高了一个数量级.     

七阶电力系统混沌振荡的动态面滑模控制

由于电力系统混沌振荡会对整个系统的稳定性造成严重危害,本文为七阶混沌电力系统提出动态面滑模控制策略.首先,对七阶电力系统中的混沌振荡行为进行分析,从而论证了系统中混沌吸引子的存在性.接着给出了含有储能装置受控电力系统耦合动力学模型的构建过程.将这种混沌控制问题最终归结为三个具有严格反馈形式的动力学子系统的控制问题,并为其设计了动态面滑模控制器.由于系统本身的特点所致,在动态面控制方法中引入滑模控制能够减少动态面控制器的设计步骤,并降低闭环系统稳定性分析的复杂性.通过稳定性分析论证得出闭环系统能够实现一致终结有界稳定.最后,对所设计控制器的有效性进行数值仿真验证.     

QPSO算法在非线性观测器设计中的应用*

具有量子行为的粒子群优化(Quantum-behaved Particle Swarm Optimization,QPSO)算法是继粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)后,最新提出的一种新型、高效的进化算法.提出了运用QPSO算法设计的非线性观测器方法.该方法属于滚动时域估计方法,利用具有量子行为的粒子群算法优化获得系统状态的最优估计.仿真结果显示该方法对初始条件不敏感,具有很强的跟踪能力.     

基于负载转矩观测器的动态恒风量控制

当前不基于外部传感器的恒风量控制技术的控制性能有限.针对此问题,提出一种基于负载转矩观测器的动态恒风量控制技术.构建降阶龙贝格负载转矩观测器,实现风机负载转矩及风道参数的实时观测,并进一步计算风压与风量.将实时计算的风量作闭环PI控制,形成风量-转速-电流三环控制.实测结果表明,所提出方法的风量控制精度高,且无需外部传感器,可有效兼顾实现低成本与高控制性能.     

基于负载转矩观测器的动态恒风量控制

当前不基于外部传感器的恒风量控制技术的控制性能有限.针对此问题,提出一种基于负载转矩观测器的动态恒风量控制技术.构建降阶龙贝格负载转矩观测器,实现风机负载转矩及风道参数的实时观测,并进一步计算风压与风量.将实时计算的风量作闭环PI控制,形成风量-转速-电流三环控制.实测结果表明,所提出方法的风量控制精度高,且无需外部传感器,可有效兼顾实现低成本与高控制性能.     

基于Super-Twisting算法的内燃机车永磁同步发电系统策略研究

为了使内燃机车永磁同步发电系统在内燃机全速范围内和突变性负载条件下均能稳定控制中间直流环节电压且减小电压的脉振,采用Super-Twisting高阶滑模算法对电压外环进行控制得到给定转矩,与传统PI外环控制相比,中间直流环节电压开始的超调减小,且电压跟随性、稳定性得到提升。同时,为了提高发电系统变流器容量利用率,在矢量控制的基础上,提出改进的功率因数控制策略对电机进行控制。仿真试验表明,所提发电系统在内燃机宽转速范围、突变性负载条件下,可以得到平稳且能够快速恢复的中间直流电压。同时,发电系统在切换转矩内无功功率基本能稳定在零附近,超过切换转矩后无功功率依旧保持较低水平,提高了变流器容量利用率。     

基于改进快速幂次趋近律的永磁同步电机滑模控制

针对永磁同步电机(PMSM)滑模控制指数趋近律中趋近速度与抖振之间的矛盾问题,基于快速幂次趋近律提出一种幂次项系数自适应调节的新型趋近律。所提趋近律将系统状态引入幂次项系数中,实现了系统状态由较远处到滑模面附近的趋近过程中加入幂次项的作用,在保证幂次项特点的前提下,动态响应过程的收敛速度大大提高。负载转矩是滑模速度控制器中的一个扰动项,设计了带有幂次项的滑模观测器,将观测值作为转矩前馈补偿。仿真结果表明,与快速幂次趋近律相比,所提趋近律具有更快的收敛速度,负载观测器能准确跟踪负载变化,提升了系统抗扰性能。