基于改进鲨鱼优化算法的倒立摆自抗扰控制研究

旋转倒立摆是一类单输入多输出的非线性不稳定系统,具有很强的耦合性,传统的控制策略难以满足其控制精度的要求。为实现对倒立摆起摆后在稳定阶段的精确控制,本文采用自抗扰控制策略对倒立摆的摆角和转角进行闭环控制。由于传统的非线性自抗扰控制器具有多个耦合参数,传统的经验整定法难以有效整定,本文通过均匀变异和对立学习策略对传统鲨鱼算法进行改进并对自抗扰控制器参数进行在线整定。通过实验,验证了改进后的鲨鱼优化算法具有较高的全局收敛性,有效的整定了自抗扰控制器参数,提高了控制器精度,使倒立摆获得了良好的稳定性和鲁棒性。     

基于模糊PID控制器的多电机交叉耦合控制同步控制系统设计

针对多台伺服电机同步控制精度难以保证的问题,设计了基于运动控制卡的多轴电机控制系统。该系统以运动控制卡为核心,通过以太网与上位机通信,并利用硬线信号实现对多个伺服驱动器的同步控制。采用交叉耦合控制设计多电机同步控制器,实现对多电机同步位置误差的检测和补偿修正,利用模糊PID控制算法对控制参数进行整定,以提高系统的同步精度。在负载扰动、阶跃输入以及斜坡输入作用下,通过MATLAB对提出的算法进行了仿真实验。实验结果标表明,交叉耦合控制具有良好的抗扰动性能与良好的同步性能,采用模糊控制器对PID参数进行整定后,对系统的超调量起到了明显的优化作用。     

LCL并网逆变器一阶自抗扰控制及基于粒子群优化的控制参数整定方法

在实际并网现场,电网时常包含未知、时变的扰动,故LCL并网逆变器运行工况复杂、恶劣,经常面临频繁脱网的问题.基于此,首先针对LCL并网逆变器设计了结构简单的一阶自抗扰控制器;其次,针对自抗扰控制器参数难以整定的问题,构建了包含控制误差和系统调节时间在内的多目标优化函数,并结合粒子群优化算法实现了一阶自抗扰控制器的参数整定,提高了自抗扰控制器参数设计的效率和合理性;最后,在频域中对系统性能进行分析,并通过仿真和实验验证了所设计控制器的可行性及所设计参数的优越性.结果表明,相比传统带宽法所得控制参数,带所提方法所得控制参数的一阶自抗扰控制能够使LCL并网系统获得更好的跟踪性、抗扰性和入网电流质量,且能够保证LCL并网逆变器在复杂工况下不脱网.     

基于BAS-PSO优化自抗扰的高速列车速度跟踪控制

针对高速列车自动驾驶系统,采用基于天牛须粒子群（BAS-PSO）优化自抗扰控制（ADRC）的算法,设计速度跟踪控制器。基于列车动力学模型设计自抗扰控制器,并以ITAE作为目标函数,利用BAS PSO实现参数整定。选用CRH380A型动车组参数,通过MATLAB进行仿真验证,对比BAS-PSO、PSO以及改进鲨鱼优化ADRC算法对列车目标速度曲线的追踪效果,其中基于BAS-PSO优化ADRC算法的列车目标速度曲线跟踪误差保持在±0.4 km/h的范围内,相比另外两种算法更加紧密地贴近目标速度曲线。结果表明,基于BAS-PSO优化ADRC具有跟踪误差小、抗干扰能力强的优点。     

基于粒子群优化的自抗扰算法在嵌入式平台上的应用

针对二阶线性自抗扰控制器存在的控制参数较多、难以整定的问题,引入粒子群优化算法对控制器参数进行整定,提出了一种基于嵌入式平台的二阶线性自抗扰控制算法实现方案,由嵌入式平台、上位机软件、网络通信、串口通信等设备组成,比较了优化前后系统的控制效果,并将优化后的控制器参数在嵌入式平台上进行仿真实验。实验表明该优化方案及嵌入式设计方法具有通用性强、可靠性高、优化品质高的优点。     

基于遗传算法的HVDC整流器自抗扰控制器设计

针对自抗扰控制器(ADRC)参数不易整定的不足,在ADRC的参数整定中应用了一种综合考虑了控制器动态性能和被控对象输入受限两方面的改进遗传算法,该算法应用到直流输电系统的整流器控制器的设计中可提高HVDC的鲁棒性。仿真结果表明所设计的整流器定电流自抗扰控制器具有良好的控制性能,对系统的外扰和模型参数的摄动具有良好的适应性,所提出的整流器自抗扰控制器设计方法有效可行。     

模糊自抗扰控制的双音圈电机同步伺服系统

在双音圈电机同步系统中,由于音圈电机独特的分体式结构,其中一个电机的外部干扰对另一个电机的耦合作用尤为明显。针对该问题,提出了一种基于交叉耦合控制器(CCC)和模糊自抗扰控制器(Fuzzy-ADRC)的位置同步控制方案。利用自抗扰控制器(ADRC)对音圈电机伺服系统中的扰动总和进行估计与补偿;为进一步提高系统鲁棒性,设计Fuzzy-ADRC实现ADRC的参数自适应调整。此外,设计CCC消除双电机同步过程中的耦合现象,实现双电机伺服同步控制。仿真结果表明,所设计的控制系统能够明显提高各电机跟踪精度和同步精度,控制效果良好。     

自抗扰控制器参数整定的一种新方法

针对目前自抗扰控制器多参数整定方法存在的不足,根据分离原则,提出对自抗扰控制器中的跟踪微分器根据需要的过渡过程进行参数整定,扩张状态观测器用改进的非支配排序遗传算法进行整定,最后用非线性最小二乘法对非线性反馈进行整定.仿真实例表明,通过该整定方法得到控制器的控制效果具有快速性、稳定性的特点,而且该方法也优于用遗传算法对自抗扰控制器参数的整定.     

永磁同步电动机单闭环位置伺服系统设计

针对三环永磁同步电动机位置伺服系统结构复杂、参数整定困难、抗扰性差等缺点,设计了一种基于自抗扰控制器的单闭环位置伺服系统,将自抗扰控制器的输出直接作为系统期望转矩角,简化了系统结构,提高了系统的鲁棒性;采用基于空间电压矢量调制的直接转矩控制策略,省去了电流控制环及坐标旋转变化,减小电机输出的转矩脉动,仿真实验证明了该系统代替传统三环系统的可行性。     

基于自抗扰控制的双馈风机次同步控制相互作用抑制策略研究

双馈风电场经串补输电系统存在换流器控制与串联电容之间的次同步振荡问题,即次同步控制相互作用,其振荡特性受系统运行工况的影响。当系统运行工况变化时,现有抑制措施可能不再适用。为解决该问题,从双馈风机发生次同步控制相互作用的机理出发,提出一种基于自抗扰控制的双馈风机抑制策略:用自抗扰控制器替换转子侧有功内环比例积分控制环节,利用扩张状态观测器对系统次同步扰动进行实时估计并反馈补偿,从而有效抑制次同步控制相互作用。在PSCAD/EMTDC中搭建基于某实际风电场的仿真模型,分析该控制策略的运行特性。通过与比例积分控制对比,验证自抗扰控制具有良好的暂稳态运行特性;通过与现有附加阻尼控制对比,表明自抗扰控制可以实现风电场不同运行工况下次同步控制相互作用的有效抑制;该方法参数整定简单,具有较强的鲁棒性。     

基于蜂群算法的矩阵变换器ADRC参数优化

矩阵变换器由于其电力直接变换特性使得输出侧性能极易受扰动影响。针对间接空间矢量调制的矩阵变换器加入了一种与对象模型无关的自抗扰控制器对其进行闭环控制。由于自抗扰控制器在实际应用中参数多、调参困难等问题,影响自抗扰控制器在矩阵变换器系统中的使用。为此,在矩阵变换器闭环系统中对自抗扰控制器参数运用人工蜂群算法进行寻优调整。该算法在每次寻找适应度函数最优值时都进行全局和局部搜索,避免局部最优,且收敛速度快,相对人工整定参数大大提高了效率和准确度。实验结果表明:采用人工蜂群算法进行参数寻优,不仅可以保证矩阵变换器输出侧电压质量,而且提高了自抗扰控制器的参数整定效率,保证自抗扰控制器运用到矩阵变换器闭环控制中。     

基于改进型粒子群算法的扩张状态观测器

为了解决自抗扰控制器核心模块的参数难以整定的问题,提出了利用改进型粒子群算法的扩张状态观测器设计方法。研究了扩张状态观测器的数学模型,分析了影响观测信号跟踪精度的因素,给出了待定参数设计方法的具体步骤。该设计方法选择改进后的适应度函数作为性能优化指标,增加了惯性系数的自适应性,并引入速度钳制以防止陷入局部最优。最后通过计算和仿真实验分析,验证了所提方法的正确性和鲁棒性,对解决自抗扰控制器中其他模块的待定参数整定问题具有一定的意义。     

基于DSP的自抗扰控制器算法实现

自抗扰控制器(ADRC)具有优良的控制性能。介绍了二阶自抗扰控制器的结构与离散算法,阐述了其参数整定规律。针对算法中非线性函数不易数字化实现的问题,提出了基于仿真经验参数建立数据链表来查表实现非线性运算的方法。设计了自抗扰控制器DSP实现流程图,编写了基于TMS320F2812型DSP的控制算法,将其应用于电动变桨伺服驱动器。实验结果表明,采用建立数据链表查表法来实现非线性函数是可行的,ADRC控制器可以很好地解决跟踪快速性与超调的矛盾,对控制对象参数扰动具有较强鲁棒性。     

自抗扰控制器优化设计及其应用

自抗扰控制器(ADRC)是针对非线性不确定系统提出的一种新型非线性控制器。在深入研究自抗扰控制技术理论的基础上,通过非线性系统的线性化和参数整合等方法设计出了优化ADRC,并给出了新的参数整定方法。MATLAB仿真表明,优化后的ADRC需调整的参数大大减少,调节过程也得到简化,但性能并未受到影响,对被控系统的不确定性和外扰有很强的适应性和鲁棒性。     

电厂主汽温串级控制系统的PID控制器算法改进

针对火电厂主汽温控制系统常规固定参数PID串级控制性能欠佳的问题,提出一种改进算法整定PID参数。先用RBF网络在线辨识温度采样离散信息,得到控制器所需的Jacobian信息,然后用Levenberg-Marquardt算法代替传统的梯度法整定PID参数,得到改进的PID算法。通过对电厂主汽温串级系统仿真分析,验证了算法的快速性、抗扰性、鲁棒性。     

火箭炮位置伺服系统的神经网络自抗扰控制

针对自抗扰控制器中非线性扩张状态观测器以及非线性控制律参数整定过程繁琐的问题,提出了一种采用BP神经网络整定参数的方法,同时对基于BP神经网络的自抗扰控制器进行仿真分析。结果表明,基于BP神经网络的自抗扰控制器使火箭炮位置伺服系统的稳定性显著提升,在承受外部扰动的环境中仍具有良好的快速性和稳定性,相较于经典自抗扰控制方法有着明显的优势,能够满足工程实际应用中所要求的性能指标。     

基于变结构自抗扰控制器的永磁同步电动机伺服系统

设计了一种新型永磁同步电动机变结构自抗扰位置伺服控制系统.通过对控制器的变结构设计,使得在保持原控制器特点的同时减少了可调参数,并改善了系统控制性能;通过对交轴输出方程的分析,提出了一种新的位置变结构自抗扰控制方案,在保证系统动态性能的同时,提高了抗负载扰动的能力.仿真结果表明,改进后的系统具有响应速度快、无超调、控制精度高的特点,对负载及系统内部参数变化具有较强的鲁棒性.     

孤岛模式下基于线性自抗扰VSG控制的频率支撑技术

分布式电源通过逆变器并网时采用了虚拟同步发电机控制来模拟同步发电机的输出特性，但在孤岛模式运行时，负载突变会导致系统的有功变化，引起频率突变。针对此问题提出基于线性自抗扰控制的二次频率调整控制策略。考虑锁相环的动态影响建立VSG频率控制三阶系统模型，设计三阶线性自抗扰控制器，并进行参数整定优化。系统频率受到扰动时，通过调节使得系统频率恢复到稳定状态。在仿真软件中验证了所提方法有更好的响应性能，更短的调节时间。     

基于自抗扰控制器的PMSM伺服控制系统研究

将自抗扰控制器(ADRC)应用在交流永磁同步电机(PMSM)伺服控制系统中,针对永磁同步电机伺服系统的高精度、快速响应等要求,对伺服控制系统三个闭环分别设计自抗扰控制器。在电流环设计一阶自抗扰控制器来取代常用的PID控制器,将位置环、速度环整合为一个统一的闭环并设计二阶自抗扰控制器进行控制;针对不同环节的控制要求和目的,采用不同的函数组合形式设计相应的控制器,充分利用自抗扰控制器的优良控制特性来满足高精度伺服控制系统的要求。通过搭建Simulink仿真模型进行验证,该伺服控制系统具有跟踪速度快、无超调、控制精度高、对负载及参数变化鲁棒性强等特点。     

基于自适应PSO的微电网双向DC-DC变换器前馈自抗扰控制

针对传统PI控制光储微电网系统双向DC-DC变换器存在的直流母线电压波动大、充放电有效性差、抗干扰能力弱等问题,设计了一种基于自适应粒子群优化(APSO)的双闭环控制策略。首先,建立双向DC-DC变换器的数学模型。其次,设计了包括电压环线性自抗扰控制(ADRC)、电流环PI控制的双闭环控制系统,并在电压环中加入前馈控制以增强控制系统的鲁棒性。然后,针对自抗扰控制器参数难以整定的问题,提出了一种基于APSO算法的参数优化系统,该算法引入了自适应惯性权重因子,使惯性权重在粒子群迭代过程中可以动态调整以获得更佳的寻优效果。最后,设计一种带罚函数的时间乘以误差绝对值积分(ITAE)指标作为适应度函数,实现了前馈线性自抗扰控制(FF-LADRC)系统控制参数的自主寻优。MATLAB仿真结果表明,所提控制策略能够有效减小直流母线电压波动,提升储能系统的充放电性能,解决了线性自抗扰控制器参数整定问题。