基于微分平坦理论的单相PWM整流器直接功率控制

在ab坐标系下建立了单相PWM整流器交流侧电压和功率的数学模型。根据微分平坦理论,选取了系统的状态变量、输出量和中间变量,提出了单相PWM整流器直接功率平坦控制策略。依据微分平坦设计的控制器分为前馈控制和非线性误差反馈补偿两部分。前馈控制用系统输出量的期望值来规划状态变量的运行轨迹;非线性误差反馈补偿校正控制系统平坦输出,消除了输出量期望值和实际值误差。仿真结果表明,在系统网侧电压的幅值和相位突变时,直流侧电压能保持较好的稳定性,且直流电压跟随有功功率和无功功率参考值的轨迹能快速作出响应,系统抗干扰能力强、鲁棒性好。     

基于微分平坦理论的双有源桥式变换器的单移相控制

针对双有源桥式(Dual Active Bridge,DAB)变换器系统受到扰动时动态响应速度慢,基于微分平坦理论,结合单移相控制,提出了一种平坦控制策略。设计DAB变换器平坦控制系统,包括前馈控制和非线性误差反馈控制两部分:前馈控制利用期望输出来规划状态变量轨迹;非线性误差反馈对平坦输出进行校正,消除误差。证明了平坦控制的稳定性,最后在仿真平台上分别对DAB变换器平坦控制和PI控制进行仿真,结果表明:在DAB变换器输出电压给定值改变、输入电压波动以及负载突变时,平坦控制策略下DAB系统可以更快达到输出稳定,系统具有更好的动态性能。     

三相并网逆变器微分平坦控制策略

对并网逆变器的控制传统方式通常将非线性系统线性化后设计控制器,根据微分平坦理论直接对并网逆变器设计非线性控制器。首先建立了并网逆变器的数学模型,根据微分平坦理论基本定义证明了并网逆变器具有平坦性,并设计相应的控制器。控制器主要分为两部分:参考轨迹生成和轨迹实现,轨迹生成是指在选取合适系统平坦输出量在空间规划状态变量的参考轨迹,轨迹实现部分则利用前馈参考轨迹和反馈误差补偿量根据系统状态方程生成并网逆变器的输入控制量,同时前馈量处于控制系统的主导地位使得整个系统的动态性能得到提高。最后通过搭建仿真模型验证了文中提出的控制策略的有效性。     

并联型有源电力滤波器功率平坦控制策略

随着地铁配电系统谐波含量不断增多,并联型有源电力滤波器(shunt active power filter,SAPF)也逐渐取代传统谐波处理装置。建立了αβ坐标系下SAPF中PWM变流器交流侧输出电压与功率之间的数学模型,为了使SAPF在无需精确数学模型条件下仍具有良好谐波抑制效果,通过选取变流器交流侧输出功率作为状态变量及系统输出量,交流输出电压为输入控制变量,提出了一种基于微分平坦理论的功率平坦控制策略。控制器设计通过参考轨迹前馈控制和误差反馈补偿等两部分实现,前馈控制根据期望平坦输出及输入控制量与输出变量间的数学关系规划系统控制状态量参考轨迹,误差反馈补偿消除输出实际值与期望值之间误差值。仿真结果表明所提出控制策略的有效性,谐波补偿效果明显,为SAPF功率控制器设计提供了一种新的思路。     

基于微分平坦理论的单相MMC环流控制器

针对模块化多电平换流器环流抑制策略的研究主要集中在三相,为此提出了一种基于微分平坦理论的单相MMC新型环流抑制策略。首先由二阶广义积分器提取二倍频环流量,然后经全通滤波器构造虚拟正交量,再由前馈控制和动态误差反馈两部分组成环流控制器,前馈控制作为主导控制量由输入变量和状态变量及系统期望平坦输出参考轨迹之间的函数关系构成;误差反馈控制用于消除期望值与实际值误差和内外部扰动的影响,增强控制器动态响应速度。最后在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,验证所提环流控制策略的有效性。     

适用于MMC-MTDC的自适应斜率平坦控制策略

为了维持模块化多电平换流器多端直流输电系统的电压稳定及换流站间功率的平衡,提出一种基于微分平坦理论的自适应斜率控制策略。控制器分为前馈双环控制和动态误差反馈控制:前馈控制根据系统期望平坦输出参考轨迹和系统状态变量及输入变量之间的函数关系,得到控制系统的主导控制量;误差线性反馈控制可以消除系统扰动和外界干扰对规划轨迹的影响,增强系统响应速度和稳态暂态特性。最后建立五端MMC-MTDC模型,分别在稳态潮流翻转和主站故障退出2种工况下进行仿真验证。结果表明该控制策略可以根据电压变化方向及换流站裕度对下垂曲线斜率实时控制,避免换流站满载甚至过载运行,达到各个换流站之间功率的最优分配。     

模块化多电平换流器功率平坦控制策略

首先,建立了ab坐标系下模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)交流电压与功率之间的数学模型,结合微分平坦理论提出一种可适用电网正常和故障2种工况下的MMC直接功率平坦控制策略。控制器分为前馈控制和误差补偿2部分:前馈控制根据期望输出及输入控制变量与输出量之间的数学关系,规划系统控制变量的运行轨迹;误差补偿环节消除系统不确定因素和外部干扰引起的实际输出与期望输出间的误差。为获取电网电压不平衡功率参考值,提出一种无需电流正负序分离的功率补偿方法。仿真结果表明,所提出的控制策略在电网电压平衡和故障2种工况下运行良好,且不受电感参数变化和电网频率偏移的影响。     

交直流混合微电网互联变流器微分平坦控制

为提高交直流混合微电网在发生功率波动、电源缺失等情况下的动态和鲁棒性能,提出了一种基于微分平坦（flatness-based control,FBC）理论的互联变流器（interlinking converter,ILC）控制策略。首先分析了孤岛模式下子网内分布式电源采用下垂控制策略解决各自网内的功率分配问题;其次建立dq坐标轴下ILC数学模型,并证明了ILC系统满足微分平坦性;接着,根据微分平坦理论设计了ILC的功率控制器,其结构包括前馈控制和误差补偿两部分,系统采用串级控制结构,由功率外环产生平坦输出的参考轨迹,电流内环产生ILC期望输出的dq轴电压分量;最后,在Matlab/Simulink中建立FBC和PI控制的ILC仿真系统,在3种工况下仿真结果验证了FBC控制系统具有更好的动态性与鲁棒性。     

交直流混合微电网互联变流器微分平坦控制

为提高交直流混合微电网在发生功率波动、电源缺失等情况下的动态和鲁棒性能,提出了一种基于微分平坦（flatness-based control,FBC）理论的互联变流器（interlinking converter,ILC）控制策略。首先分析了孤岛模式下子网内分布式电源采用下垂控制策略解决各自网内的功率分配问题;其次建立dq坐标轴下ILC数学模型,并证明了ILC系统满足微分平坦性;接着,根据微分平坦理论设计了ILC的功率控制器,其结构包括前馈控制和误差补偿两部分,系统采用串级控制结构,由功率外环产生平坦输出的参考轨迹,电流内环产生ILC期望输出的dq轴电压分量;最后,在Matlab/Simulink中建立FBC和PI控制的ILC仿真系统,在3种工况下仿真结果验证了FBC控制系统具有更好的动态性与鲁棒性。     

基于微分平坦理论的PMSM电流环控制器设计

将基于平坦控制(FBC)运用到永磁同步电机(PMSM)电流环控制器的设计中,来提高电流环的动态性能。简单介绍微分平坦系统的理论和平坦控制的架构,证明电流环平坦性;然后设计了基于FBC电流环控制器,包括前馈控制量的产生和误差反馈补偿,根据系统期望输出量在空间规划状态变量的前馈控制量,用PI控制器产生消除的误差反馈量,且前馈控制量在控制系统中处于主导地位从而提高电流环的动态性能,并推导出电流环的闭环传递函数;搭建仿真模型,验证控制算法的有效性。     

机炉协调系统的非线性输出跟踪控制

为了克服非线性环节以及能量供需之间关联耦合作用对协调系统控制品质的影响，提高单元制发电机组的快速负荷响应能力，本文基于非线性稳定逆原理，采用非线性输出跟踪控制结构，针对一个通用的非线性协调系统模型，设计出非线性输出跟踪控制器。该控制器由稳定逆系统及反馈控制器两部分组成，稳定逆系统相当于前馈部分，用于提高系统的响应速度；反馈控制器保证了系统的稳定。在不同负荷下的仿真试验表明，依据非线性输出跟踪控制策略设计出的控制系统具有良好的解耦效果和设定点跟踪能力。     

高速高精度直流伺服运动控制器的设计

为满足数控伺服系统高速高精度的加工要求,提高数控雕刻机的性价比,提出了一种以TMS320C2812为控制核心、以L6203为功率驱动模块,以永磁直流伺服电机为控制对象的二维直流伺服实时运动控制系统.控制器采用先进的四模块结构,即摩擦补偿模块、速度环干扰观测器模块、位移环反馈控制模块和采用零相位误差跟踪控制技术的前馈控制器模块,有效提高了系统的跟踪精度和加工速度.实验结果证明该系统运行稳定、跟踪精度高、加工速度快,有望在数控加工行业中得到广泛应用.     

实时遗传算法在位置伺服系统中的应用

利用前馈控制与传统的反馈控制结合来控制位置伺服系统,由实时遗传算法在线调整前馈控制器参数,使其为对象的逆模型。用实际输出和设定值之间的跟踪误差计算个体的适应度,突变操作的范围也由跟踪误差确定,以保证参数的收敛。实验结果证明实时遗传算法的嵌入使得系统在跟踪、抗扰性能等方面有明显改善。     

机器人的神经网络鲁棒轨迹跟踪控制

考虑了一类具有外界扰动和参数不确定性机器人系统的轨迹跟踪鲁棒控制问题。提出了两种控制方法：第一种应用输入输出线性化方法以及Lyapunov函数法,推导出鲁棒输出跟踪控制器。所获得的控制器可确保系统输出按指数规律跟踪期望输出,同时相应闭环系统的状态一致最终有界。第二种方法在第一种控制方法的基础上,利用一个RBF神经网络自适应学习系统不确定性的未知上界,有效的克服了系统不确定性的影响,提高了控制精度。     

飞机舵机电动加载系统多余力矩干扰抑制方法

为了解决多余力矩对飞机舵机电动加载系统带来的干扰问题,提出采用结合基于结构不变性原理的前馈控制补偿器与基于改进超螺旋滑模算法的反馈控制器组成复合控制策略。在前馈控制补偿器中,通过计算多余力矩干扰比对多余力矩进行定量分析,以实现对产生干扰比较大的舵机运动干扰项进行抑制。在反馈控制器中,采用改进超螺旋滑模算法对系统转速环进行控制,通过对原算法中不连续的符号函数进行平滑处理,保证控制输入连续。仿真结果表明,这一复合控制策略不仅能够对多余力矩干扰实现有效地抑制,同时还进一步实现了系统的加载精度及控制性能的提升。     

Application of genetic algorithm to speed servo system and positioning system

This paper considers a genetic algorithm application to feedforward controllers of speed servo and positioning systems. The system consists of a conventional feedback controller and a feedforward controller. The parameters of the feedforward controller are regarded as the chromosome on a gene. The genetic algorithm is used to tune the parameters of the feedforward controller, the objective of which is to make the feedforward controller a dynamic inverse of the plant. The tracking error between the desired output and the actual output at every sampling period is used to calculate the fitness of one gene. The range of mutation is dependent on the magnitude of the tracking error, which ensures parameter convergence. The effect of fitness function and the width of mutation on tracking performances is investigated. The experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed genetic algorithm in improving tracking performances.     

平面电机自适应加速度前馈运动控制

为解决在较大加速度运动条件下,固定不变的加速度前馈系数难以提高平面电机加、减速阶段的伺服性能的问题,提出一种基于比例微分控制器输出与目标加速度的自适应前馈系数求解方法.采用最小二乘法,根据运动过程中比例微分控制器输出与目标加速度数据集,对前馈系数进行在线修正.通过引入遗忘因子,使得前馈系数与基于当前位置的动态特性更加匹配.分别采用沿y、x方向的不同加速度轨迹,在最大加速度为20 m/s2时,加、减速段的最大轨迹跟踪误差为0.56 μm.该方法完全基于在线运动控制实验,实现了无需电机模型参数的前馈系数求解.