永磁同步电机调速系统的分数阶积分滑模控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)调速系统对负载扰动及参数变化的鲁棒性,采用速度误差的分数阶微积分,设计了非线性积分滑模面,并提出一种基于分数阶积分滑模控制算法(FOISMC)的PMSM速度控制系统。通过Lyapunov定理证明了所设计的控制器的稳定性,并对该控制器进行了性能分析。理论分析和数值仿真结果表明:所提方法比整数阶积分滑模控制以及常规PI控制具有更好的动态性能和抗扰动能力,以及更高的速度跟随精度。     

基于磁阻原理的高速直线运动位移测量系统

针对高速直线运动控制系统的位移测量需要,设计了一种基于磁阻原理的非接触式位移测量系统.系统以TMS320F2812数字信号处理器为核心构建,设计量程为70 mm,最高采样频率为50 kHz,并实现了以太网接入.介绍了该测量系统的工作原理、结构组成以及数据分析方法.测试结果表明:系统能够对8 m/s的直线运动进行准确测量.     

一种新型6自由度运动平台的控制研究

针对一种新型6自由度运动平台的控制问题,提出基于改进型自抗扰控制器的高性能轨迹跟踪控制算法。采用基于运动学的控制方法对6自由度运动平台进行控制研究,利用参考加速度前馈量对常规自抗扰控制器进行改进,在Matlab/Simulink中进行仿真研究,分析经典比例积分微分控制器、常规自抗扰控制器和改进型自抗扰控制器对正弦轨迹的跟踪性能及其对系统参数变化和外部扰动的抑制能力,并构建基于dSPACE的运动控制试验系统。对比仿真和试验结果表明,改进型自抗扰控制器能有效提高轨迹跟踪精度,使新型6自由度运动平台较好地实现给定的目标运动。     

永磁同步直线电动机的改进双矢量MPC电流控制

由于单矢量模型预测控制(MPC)与占空比MPC电流控制在电压矢量选择上的局限,将双矢量MPC应用于直线电动机电流环控制。该控制策略在一个采样周期内选择2个电压矢量,扩大了实际作用电压的范围,因而电压矢量的选择更准确。鉴于该算法的计算量较大,对电压矢量的选择方法进行改进,以缩小矢量选择范围,简化计算。实验结果表明,改进的双矢量MPC算法提高了电流环的调节能力与跟踪性能,有效抑制直线电动机推力波动,增强了直线电动机运行的稳定性。     

基于模糊PI和线性自抗扰的下垂控制研究

下垂控制是一种常用的逆变器控制策略,传统下垂控制切换负载时存在电压和频率难以稳定的问题。为此,提出了改进的下垂控制方法。将模糊PI控制和线性自抗扰控制技术相结合的改进算法引入到下垂控制电压电流双环结构的电压外环中,并在MATLAB/Simulink中建模仿真,观察改进后的控制算法对于电压和频率的稳定效果。仿真结果表明,与传统PI控制以及模糊PI两种控制算法相比,模糊PI和线性自抗扰技术结合的改进控制算法对微电网负载切换时电压和频率的稳定效果和跟踪参考值的性能最为优越,具有较好的鲁棒性。     

基于局部模型逼近的一种绳牵引并联机器人自适应径向基神经网络控制

为了保证风洞试验绳牵引并联机器人(WTT–WDPR)末端执行器的位姿,提出了一种基于局部模型逼近的自适应径向基(RBF)神经网络控制.采用牛顿–欧拉法建立了飞机模型的动力学方程,并基于动态力矩平衡方程建立了驱动系统的动力学方程.采用RBF神经网络进行了局部模型的逼近设计和控制律设计,并通过构建Lyapunov函数对系统进行了稳定性分析,结果证明WTT–WDPR是趋于渐进稳定的.对WTT–WDPR进行MATLAB/Simulink仿真实验,仿真结果验证了所设计的自适应RBF神经网络控制的正确性和可行性,满足系统控制精度的要求,也为在样机上进行实际应用和技术实现奠定了理论基础.     

基于ESO的PMSLM无差拍电流预测控制

基于无差拍电流预测控制的永磁同步直线电机(PMSLM)驱动系统,具有动态性能好、稳态精度高等优点。但是该方法对电机模型参数的准确性依赖较大,实际应用中实际参数与标称参数会有偏差,该偏差带来的参数扰动问题将影响电流控制质量。为此设计了一种改进的扩张状态观测器(ESO),引入扰动量误差作为观测值控制量,加快观测器收敛速度,并利用变增益方式减小了高增益观测器峰值过大的问题,最终将该ESO用于观测参数扰动,实现对参数扰动的实时补偿。实验结果表明:所提出的无差拍预测算法抑制了初始时刻电流峰值,实现了对电流的快速准确跟踪,对参数扰动具有较强的鲁棒性。     

基于ESO和分数阶PID的改进P&O控制策略

为了提高光伏电池转换效率、降低能量损失,有必要研究最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法。针对传统扰动观察法(perturbation observation method,P&O)存在无法兼顾跟踪速度与稳态精度、在光照度发生较大变化时会产生误判现象的问题,文中提出一种能适应环境变化的变步长P&O控制策略。首先,利用光伏电池刚启动时类似恒流源的特性获取当前光照度下的短路电流,通过固定电流法推导出最大功率点(maximum power point,MPP)的参考电压;其次,当光照度突变时,提出功率修正方法,并给出突变时的变步长调整策略;最后,设计基于线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的分数阶比例积分微分(fractional order proportion integration differentiation,FOPID)控制器,可以对算法输出的参考电压进一步进行跟踪补偿。仿真结果表明,所提控制策略可以提高稳态精度和跟踪速度,有效提高光伏电池的输出功率。     

永磁同步电机模糊变阶次分数阶滑模控制研究

分数阶滑模控制在永磁同步电机(PMSM)中的应用得到广泛研究,但目前该类方法中分数阶次大多为常数。为了进一步提高分数阶滑模控制器的全局控制性能,提出一种新的模糊变阶次分数阶滑模控制方法。首先基于PMSM的数学模型设计了变阶次分数阶滑模速度控制器;然后通过分析不同阶次时分数阶滑模控制器的性能,获得了最优阶次的变化规律;最后构建了以速度误差为输入、阶次为输出的模糊推理规则,并设计了模糊变阶次分数阶滑模控制器。仿真结果证明所提方法在控制性能上优于常数阶次分数阶滑模控制方法。