基于改进遗传算法的直流电机双闭环调速系统控制参数整定

直流电机的双闭环控制被广泛应用于直流拖动系统,采用的控制器是传统的PI控制器。在工程应用中,通常采用人工整定PI控制器的参数,往往不能得到最优的控制参数。同时,许多研究采用智能群算法进行整定。针对直流电机双闭环系统的PI参数整定,提出了一种基于改进遗传算法的参数整定方法。与传统遗传算法相比,改进遗传算法的整定效果更佳,具有较快的响应速度、较好的稳定性和较小的超调,更适用于对直流电机双闭环调速系统的控制参数进行整定。     

基于遗传算法的三相逆变系统优化研究

如何提升三相逆变系统双闭环PI控制器的工作效能以获得更优的电压输出质量一直是研究热点,本文设计提出了基于遗传算法的三相逆变系统优化设计方法,该方法的核心内容为将三相逆变系统的双闭环PI控制参数进行二进制编码,然后通过一个包含了输出电压ITAE和THD的加权目标函数来评估控制器性能,最后通过遗传算法获得系统的最优解。仿真验证得出基于遗传算法的三相逆变系统输出波形稳定、波形平滑、谐波电压含量降低,系统具备优异的动、静态性能。     

基于粒子群算法的磁悬浮列车控制参数优化

磁浮列车的悬浮控制参数对控制系统带宽、阻尼等指标有重要影响.针对磁悬浮列车悬浮控制系统对轨道梁低频跟踪、高频抗干扰的控制需求,提出了基于改进粒子群算法的磁悬浮控制参数优化方法.首先根据轨道梁不平顺特性以及悬浮控制要求,确定等效的理想二阶系统,然后利用改进的粒子群算法,优化悬浮控制参数,在系统稳定的边界条件下,对磁悬浮控制系统模型的奈奎斯特曲线、带宽等性能指标进行拟合,从而使系统的频域、时域指标与理想系统接近.最后利用半实物仿真设备搭建硬件在环的试验系统,进行磁悬浮控制系统的HIL验证,试验结果表明了上述方法的有效性.     

多变量分数阶滞后系统预测控制参数解析调优

提出了一种针对各子系统由一阶加分数阶滞后模型描述的多变量系统模型预测控制参数解析调优方法.首先推导了多变量分数阶滞后系统的状态空间模型;其次,基于该模型构建模型预测控制优化问题,并获得了控制信号的解析表达式;再次,对闭环控制系统进行解耦分析,揭示了模型预测控制器参数与系统闭环性能间的定量关系,通过将参数调优问题转化为极点配置问题,得到能够保证闭环系统性能的模型预测控制器参数取值的解析表达式;最后通过仿真实验验证了本文所设计的参数解析调优算法的有效性.     

基于积分反步法的轧机速度系统控制器设计

本文给出了基于积分反步法的控制器设计方法，该方法通过逐步修正算法设计镇定控制器，实现系统的全局调节或跟踪。每一步把状态坐标变换、一个给定的李雅普诺夫函数和虚拟控制联系起来，最终得到一个控制李雅普诺夫函数(clf)。基于上述方法，对直流电机驱动的轧机速度系统进行了反馈控制器设计。仿真研究结果表明，本文所设计的反馈控制器使闭环系统稳定，系统具有良好的跟踪性能。     

基于遗传算法优化的跳汰机排料系统PID控制仿真

针对传统PID控制方法应用于跳汰机排料系统时难以获得最优控制参数、控制效果差的问题,提出一种基于遗传算法的PID控制参数优化方法,介绍了基于遗传算法优化的PID控制结构、参数优化方法及步骤,并以某矿井跳汰机排料系统为例,对基于该方法的PID控制器的控制性能进行了仿真研究。仿真结果表明,该方法能够实现PID控制参数的在线优化,收敛速度快,具有较强的鲁棒性;基于该方法的PID控制器具有良好的动、静态性能,无超调现象,控制精度高。     

磁悬浮系统的控制方法研究

对于电磁吸浮型磁浮列车,悬浮控制是其关键部分,由于该系统的非线性和不稳定性,需要通过主动控制使其稳定悬浮。建立了磁悬浮列车悬浮系统模型,针对模型的非线性问题,采用精确反馈线性化将悬浮系统的非线性模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器。用MATLAB的Simulink对具有扰动的非线性模型进行仿真,仿真结果表明控制效果没有静差和超调,调节时间快。     

球杆系统自适应遗传PID控制

遗传算法全局寻优参数,但训练时间较长;PID控制算法简单,却难以控制非线性复杂过程.将自适应遗传算法和PID相结合,可有效地改善控制效果.通过建立球杆系统机械部分模型、角度模型和电机模型,得到整个球杆系统的数学模型;设计基于遗传算法的自适应PID控制器,通过在线整定控制器参数,提高球杆系统的控制性能.仿真实验结果证明了该算法的控制效果良好,适应能力较强,具有算法简单、参数整定容易等优点.     

基于交叉熵算法的PID 控制器设计

交叉熵优化方法是一种新型高效的随机优化算法,算法控制参数简单,鲁棒性强.将交叉熵优化算法用于PID控制器的参数设计,并与基于遗传算法的PID控制器设计进行对比,结果表明,交叉熵优化算法不仅所获结果较优,而且计算复杂度也明显小于遗传算法.     

基于龙伯格观测器的感应电机预设性能位置跟踪优化控制EI北大核心CSCD

考虑暂稳态约束、控制参数优化及参数摄动和负载扰动等对感应电机位置跟踪控制性能的影响,本文提出了一种基于龙伯格观测器的预设性能优化控制方法.首先,针对电机转子磁链在实际中不可测的问题,采用龙伯格观测器对其进行了快速准确的估计.其次,基于反步法完成感应电机位置预设性能控制器的设计,基于变增益指数趋近律完成感应电机磁链滑模控制器的设计,通过构造干扰观测器对电机系统中由参数摄动和负载扰动引起的不确定项进行观测,实现了对系统给定值准确的跟踪控制.再次,将遗传算法(GA)与改进的粒子群优化(IPSO)算法相结合,对所设计的控制器参数进行优化整定,进一步提高了系统的收敛速度和稳态精度.基于李雅普诺夫稳定性理论分析表:所设计的控制器能够保证位置跟踪误差一直处于预设边界内,且整个闭环系统是全局一致有界稳定的.最后,通过仿真和模拟实验对比分析验证了本文所提方法的有效性及在实际电机系统中应用的可行性.     

磁悬浮直线电动机H∞鲁棒控制器及其蚁群算法优化设计

磁悬浮永磁直线电动机在结构上取消了机械传动的中间环节,具有磁悬浮和直接驱动的特点.针对磁悬浮永磁直线电动机由于悬浮高度不同,在磁悬浮和直接驱动运行过程中存在自身参数摄动和外界干扰突出的问题,设计基于蚁群算法的H_∞鲁棒控制器,以保证系统对这些不确定性具有良好的鲁棒性.建立包含磁悬浮永磁直线电动机参数摄动和外界干扰的状态空间模型.推导出无须满足正则条件约束的Riccati不等式,给出H_∞鲁棒控制器的解析表达式.针对H_∞控制器中加权矩阵选择的困难,采用蚁群算法对加权矩阵进行寻优.最后在MATLAB环境下对控制系统进行仿真研究.仿真实验表明基于蚁群算法的磁悬浮永磁直线电动机控制系统的性能比优化前有较明显改善,说明该方法的可行性和有效性.     

基于MATLAB的磁悬浮系统奇异摄动参数计算

磁悬浮系统的稳定性是磁悬浮列车能否正式投入营运的关键因素。而实际的悬浮系统由于存在小电感奇异摄动参数,使得悬浮系统的动力学模型有相当高的阶数以及病态的数值特性,因此该文采用奇异摄动法处理这类问题。根据奇异摄动理论可知,要使系统稳定,摄动参数必存在一个稳定的上界。该文针对悬浮系统模型复杂和系统变参数的特点,借助MATLAB简化了磁悬浮系统奇异摄动参数稳定上界的计算。结果表明该方法的有效性和可行性,对磁悬浮系统的理论分析和工程研究有一定的参考价值。     

基于双位置环反馈的单电磁铁悬浮控制研究

在磁悬浮列车运行过程中,轨道的不平顺对悬浮系统有很重要的影响.如何克服轨道的干扰是悬浮控制系统设计中一个很重要的问题.基于互补滤波器的思想,提出了一种双位置环反馈的控制方法.通过建立以单电磁铁为对象悬浮系统的数学模型,设计适当的滤波器和控制器,实现了悬浮控制系统的稳定工作,进行了仿真验证.理论分析和仿真结果表明该方法与传统的单位置环反馈控制相比更能够有效地实现悬浮系统对轨道表面低频曲面变化的跟踪,同时对轨道不规则变化造成的高频抖动有较强的抑制能力,为解决轨道的干扰问题提供了一种很好的思路.     

基于UM的磁浮列车-轨道梁耦合振动仿真程序开发

基于大型通用多体动力学仿真分析平台Universal Mechanism(UM),开发用于磁浮列车 轨道梁耦合振动仿真的专用程序UM Maglev,其中：磁浮列车设置为多刚体模型,弹簧和阻尼器的刚度和阻尼视为线性或非线性力元;轨道梁设置为三维铁木辛柯梁模型,或从外部有限元软件导入模态分析结果;轨道线路包含平面和纵断面曲线、超高和轨面随机不平顺;悬浮和导向系统控制采用PID模型;多体动力学系统微分 代数方程求解采用Park刚性稳定法。该程序可用于考察磁浮列车的曲线通过性能、运行平稳性和乘坐舒适度,研究悬浮/导向气隙与磁浮控制系统参数优化,分析轨道梁在动态电磁力作用下的振动响应。     

磁悬浮球系统的非线性自适应控制方法

针对磁悬浮球系统被控对象变化时控制器自适应问题,提出了一种反馈线性化和在线参数辨识相结合的非线性自适应控制方法。基于状态反馈精确线性化方法建立磁悬浮球系统的数学模型,通过状态反馈设计了一种非线性控制器,并给出了控制器参数的在线辨识方法。MATLAB平台上在线实验结果表明,与反演滑模自适应控制方法相比,提出的方法无须在平衡位置近似线性化,可以在平衡位置实现对不同对象的自适应控制,且具有理想的稳态调节性能。     

基于LMI的磁浮列车悬浮系统被动容错控制

磁浮列车的悬浮系统是具有多传感器、多控制器的复杂非线性系统,其运行环境十分复杂.一旦发生故障或失效就有可能造成人员伤亡或财产损失.为了提高悬浮系统的安全性和可靠性,针对磁浮列车悬浮系统的电磁铁或功率放大器等执行器故障进行了容错控制问题的研究.在建立磁浮列车悬浮控制系统模型的基础上,从被动容错控制角度出发,采用LMI(线性矩阵不等式)方法设计了悬浮控制系统在执行器故障条件下的容错控制器,并以实际对象参数为例进行了仿真分析.仿真结果表明所设计容错控制器可以实现磁浮列车在故障条件下的稳定悬浮与运行,证明了将基于LMI的被动容错控制策略应用于磁浮列车悬浮控制系统的可行性.     

奇异摄动磁悬浮系统的串级PID控制稳定性研究

研究采用串级PID控制的奇异摄动磁悬浮系统参数稳定范围.首先给出磁悬浮系统的串级PID控制算法与模型,讨论了系统稳定应该遵循的两个条件:一个是慢变子系统PID控制的渐近稳定条件,另一个是快变子系统电流环稳定条件,从而推导出基于串级PID控制的磁悬浮系统所应遵循的参数稳定范围和摄动参数稳定上界.结论说明由于电流环稳定条件与PID稳定条件存在较强耦合,对系统固有参数要求较为严格,导致实际系统调试难度较大.     

高温超导混合多点悬浮系统研究

传统的常导电磁悬浮系统气隙小、悬浮功率大,电动斥力不能实现静止悬浮,而且磁场污染大。经过比较分析,在单点悬浮实验的基础上,发展为四点高温超导与常导的混合悬浮系统,这种系统可以降低悬浮功耗、增大悬浮气隙,随着高温超导线材以及致冷技术的发展,高温超导与常导混合的EMS系统及纯高温超导EMS悬浮系统将在磁浮列车上得到广泛应用...     

基于模糊故障树的磁浮列车悬浮系统故障诊断

悬浮控制系统是CMS-3型磁浮列车系统的重要子系统，其可靠性的高低直接关系到列车能否安全运行．在对CMS-3型磁浮列车悬浮系统故障概率分析的基础上，将模糊数学和故障树方法相结合，建立了悬浮系统的模糊故障树，通过对其进行失效分析，给出了悬浮系统的故障诊断算法．实验表明，该方法用于悬浮系统的故障诊断是行之有效的．     

磁浮列车的非线性控制问题研究

建立了磁浮列车悬浮系统模型, 针对模型的非线性问题, 利用反馈线性化技术, 将系统的输入-状态线性化, 设计出一个P控制器和一个非线性补偿器, 得到了良好的仿真结果. 在此基础上, 进行了数字控制实验, 比较了仿真和实验结果. 实验表明反馈线性化技术可以解决磁浮列车非线性模型的控制问题.