基于磁场定向的PMSM二自由度PID控制器设计

常规PI控制是永磁同步交流调速系统中速度控制器最常用的方案,然而,常规PI速度控制器易产生起动超调,对负载转矩的扰动较为敏感,不能兼顾跟踪和抗扰。为克服这些问题,在常规PI控制的基础上设计了一种二自由度PID速度控制器,并以永磁同步电机为控制对象分析了控制器参数的调整方法,实现了同时针对跟踪和抗扰的要求独立设置控制器参数。仿真和实验证明了该二自由度PID速度控制器的可行性和有效性。     

基于TDOF MD PID的循环流化床锅炉主蒸汽压力控制系统研究

针对循环流化床(CFB)锅炉燃烧系统所具有的大延迟、大滞后等特性,以主蒸汽压力为被控对象,基于常规PID控制系统,设计了二自由度的模型驱动PID(TDOF MD PID)控制器,分析了燃料量对主蒸汽压力的影响特性。通过仿真试验对TDOF MD PID控制器与常规PID控制器的控制性能进行了对比。结果表明,TDOF MD PID控制器结构简单,参数易于调整,具有很强的鲁棒性和抗干扰性,能够有效地改善控制系统的动态品质。     

交流永磁同步电机二自由度PID控制

针对交流永磁同步电机伺服系统对指令跟踪性和抗扰性要求高的特点,采用对二自由度实用型PID进行简化,设计出一个目标值滤波器型二自由度PID控制器,实现交流永磁同步伺服系统的跟踪和抗扰的双优控制;解决了传统一自由度控制器在满足系统跟踪性能和抗干扰性能要求方面存在不可兼得的矛盾.仿真结果表明:该方案能解决传统PID存在的缺陷,而且能有效抑制永磁同步电机在低速时产生的转速脉动问题.     

基于神经网络补偿的二自由度PID控制

提出一种基于神经网络补偿的二自由度PID控制方法，该方法将BP网络应用到传统二自由度PID控制中，克服了参数固定不变时，系统跟随性能和抗扰性能变差的缺点，有效地减弱了参数摄动对系统造成的影响，改善了系统的动态品质，仿真结果表明该方法 的有效性。     

遗传优化的模糊免疫PID控制器在SRM中的应用

针对开关磁阻电机驱动系统的严重非线性、时变和强耦合性,应用免疫反馈机理和模糊控制理论,在传统PID控制器基础上设计一种模糊免疫PID控制器,并提出利用遗传算法对PID控制器参数进行优化设计方法.仿真结果表明,基于遗传优化的模糊免疫PID控制器具有良好的调速和控制特性,其控制性能明显优于传统PID控制和模糊免疫PID控制.     

直线电机的二自由度双模糊PID自整定控制器研究

直线电机在高精度直线运动场合作为驱动装置时,采用传统的PID控制难以满足精度和动态响应的要求。本文在结合模糊自整定PID控制和二自由度PID控制的基础上,提出了一种新型的基于目标值滤波型二自由度双模糊PID自整定控制器用以满足高精度场合下的直线电机控制。并通过Matlab/Simulink搭建了模型并进行了仿真,仿真结果表明:该控制器相比PID控制和模糊自整定PID控制具有更好的动态性能,具有较小的超调量和较快的响应速度,验证了设计方案的可行性。     

电磁轴承高速电机转子系统的内模-PID控制

PID控制是电磁轴承(AMB)高速电机转子系统最基本的控制算法,但PID参数的整定困难。为了减小PID参数整定的难度,将内模控制(IMC)与PID控制相结合,该文设计IMC-PID控制器,将三个参数的整定问题减少到一个参数。然后,分析该参数对系统的稳定性、抗干扰能力、最大振幅以及临界转速的影响,给出了其选取的原则。最后,分别在单自由度磁悬浮系统和四自由度AMB高速电机转子系统上对IMC-PID控制器进行了仿真,并在AMB高速电机平台上进行试验。仿真和试验结果均表明,IMC-PID控制方法具有良好的控制性能和较强的鲁棒性。     

永磁直线同步电机的目标值滤波型二自由度PID控制

由于永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统要求对指令具有良好的抗扰性能和跟踪性能,因而在传统PID控制方法的基础上,将目标值滤波型二自由度PID控制策略应用于永磁直线同步电机伺服系统中,其控制器结构简单。通过Simulink仿真实验,结果表明,该算法使系统响应曲线超调量小、振荡小,解决了传统PID算法无法同时使系统抗扰性能和跟踪性能达到最优的缺陷,从而实现了双优控制。     

二自由度控制方法研究综述

本文总结了二自由度PID控制的构成,几种主要的二自由度控制器的设计方法和二自由度控制与其它一些控制方法的结合。最后提出二自由度控制发展的前景和可以继续深入研究的方向。     

基于GWO-PSO优化的三级式发电机二自由度分数阶PID调压控制

针对航空三级式发电机存在建压超调、响应速度慢、电压稳定性差、负载扰动等问题,在双环调压结构的基础上,设计了一种基于灰狼混合粒子群算法(GWO-PSO)优化的二自由度分数阶PID(2DOF FOPID)调压控制器。利用二自由度控制,增强抗干扰和目标跟踪能力;结合分数阶控制,使参数的整定更加灵活,并具有对被控对象参数变化不敏感的特点,可以提升系统的控制性能;改进的GWO-PSO以灰狼优化算法的机制开始搜索过程,然后用PSO算法改进灰狼的位置,以平衡算法的局部搜索和全局开发的能力,利用改进的优化算法对2DOF FOPID控制器进行参数优化。仿真结果表明,所设计的控制器具有响应速度快、超调小的优点,提高了发电机的动静态性能和抗扰能力。     

基于ASAPSO的火炮随动系统模糊控制策略

针对传统PID控制器因参数无法随负载变化而实时改变,导致火炮随动系统控制效果不佳的问题,设计了以空间矢量控制为理论基础的三闭环随动控制系统。该随动控制系统采用永磁同步电机(PMSM)作为执行电机,并在系统位置环上加入了经自适应模拟退火粒子群优化算法(ASAPSO)优化参数后的模糊控制器。通过搭建系统仿真模型,将这2种控制器分别运用在该随动控制系统的位置环上,对比了2种控制器的位置响应、抗转矩扰动能力和目标跟踪能力。结果发现,模糊控制器的参数经ASAPSO优化后,系统的静态特性和动态特性比传统PID控制器更好,能够有效克服转矩扰动等非线性因素的影响,系统具有较好的目标跟踪性能。     

Realization of precise force control using both 2‐DOF control and learning control

Recently, two degrees‐of‐freedom (2DOF) control has been widely recognized to be efficient. The major merit of 2DOF control is independence between tracking performance and the feedback performance. However, there is a limitation on tracking performance in the 2DOF control system. In this paper, we propose a new control system that consists of a conventional 2DOF controller and a learning controller. The role of the learning controller is to realize high tracking performance, which cannot be realized alone by the 2DOF controller. The learning controller can be designed by using only information specifying a 2DOF controller, and it does not need information about the controlled plant. We show some experimental results to verify the effectiveness of the proposed system. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 128(4): 102–110, 1999     

基于R_d阻尼型LCLLC滤波器的永磁同步发电机绕组谐波抑制

在永磁风力发电系统中,为了减轻机侧变流器产生的脉宽调制(PWM)高频脉冲波对定子绕组的绝缘损害,降低谐波电流造成的发电机损耗,在分析传统PI控制策略的基础上,提出了一种新的策略。将谐振控制器与二自由度(2DOF)PID控制器相结合,设计谐振二自由度PID(R-2DOF PID)控制器,并通过粒子群(PSO)算法优化控制器参数,获得较强的电流跟踪能力、稳定的控制和良好的谐波电流抑制效果。同时,在机侧变流器端设计Rd阻尼型(滤波器电容支路串联电阻)LCLLC滤波器衰减PWM高频脉冲中的高次谐波,与传统PI控制结合Rd阻尼型LCL滤波器的谐波抑制策略相比,提出的控制器不仅能抑制电流谐波,实现电流环的无差拍控制,而且能减小外界扰动带来的影响,增强控制器的动态稳定性。使用MATLAB/Simulink对永磁同步发电机进行仿真试验,仿真结果表明,LCLLC滤波器对于滤除PWM高频脉冲的谐波成分效果较好,R-2DOF PID控制器可对周期信号进行无误差跟踪,达到抑制谐波的目的。     

无轴承同步磁阻电动机悬浮系统模糊PID控制

无轴承同步磁阻电动机悬浮系统是一个复杂的非线性系统,难以建立精确的数学模型,普通PID控制很难取得良好的控制效果.设计了模糊PID控制器,它结合了模糊控制和PID控制的各自优势.仿真结果表明模糊PID控制器性能优于普通PID控制器,悬浮系统具有优良的动、静特性.     

长行程直线电机的迭代学习控制

光刻机工件台在扫描曝光过程中要求纳米级的定位精度，采用长行程直线电机粗动加洛仑兹电机高精密微动补偿的6自由度复合运动系统能满足要求。为减小微动电机的运动范围和加速度，必须提高直线电机的轨迹跟踪精度。提出了一种开闭环D型迭代学习控制律改善永磁直线同步电动机(PMLSM)的轨迹跟踪性能。控制器由三部分组成：PID控制器用来提高系统对扰动和参数变化的鲁棒性；前馈补偿器可提高系统的实时跟踪性能；迭代学习控制器则通过执行重复任务来不断向理想的控制信号逼近。实验结果表明，这种控制方法可以有效提高系统的轨迹跟踪精度。     

基于ZPETC和DOB的直线电机控制器设计及实验研究

直线电机驱动系统中存在的负载力、推力波动等干扰力会引起跟踪误差,降低跟踪性能。干扰观测器可以检测并补偿干扰,有效提高系统的抗干扰能力。前馈控制是提高系统跟踪性能的另一种方法,如直接速度前馈控制器、零相位误差跟踪控制器等,可以有效提高系统带宽,提高跟踪性能。针对直线电机在抗干扰和动态响应方面的需求,该文研究了基于直接速度前馈控制器、零相位跟踪控制器和干扰观测器的直线电机控制方法,并给出实验结果。结果表明,直接速度前馈控制器使位置能够无静地跟踪二阶指令输入,干扰观测器能够很好的抑制推力波动和摩擦力的影响,零相位跟踪控制器能够提高位置闭环带宽,改善跟踪性能,特别是三阶位置指令输入时的跟踪误差。     

基于模糊PID控制的望远镜伺服控制系统

为了满足某种望远镜传递函数时变、速度精度要求高、位置定点时间长的控制要求,在分析经典PID的基础上,提出了一种模糊控制方案。通过构造模糊控制规则,模糊PID控制器能够根据误差和误差变化对控制器的比例、积分增益进行实时的调整。针对某望远镜模型,仿真验证了模糊PID控制与经典PID的控制性能,并在该望远镜上实验验证了速度控制及位置定点实验,速度为138.8°/s时最大稳态误差为0.4°/s,位置定点最大误差为0.0002°。仿真结果和实验结果均表明:模糊PID控制能满足该望远镜的观测要求。     

基于自适应Luenberger观测器的永磁同步直线电机无位置传感器控制

传统无位置传感器控制系统的位置信息处理一般采用PI调节器。针对PI调节器存在参数整定、跟踪性能差和抑制干扰能力弱等问题,提出了一种新型的自适应Luenberger观测器。利用脉振高频电流注入法(HFI)获得高频位置信号,根据电机的动力学方程建立Luenberger观测器并对速度、负载扰动进行观测,采用神经网络建立参数自整定的控制器取代观测器中的PID控制,实现了永磁同步直线电机(PMLSM)的无位置传感器控制。仿真结果表明,在速度变化与负载扰动同时存在的情况下,基于自适应Luenberger观测器的PMLSM控制系统的速度估算误差最大值为2×10^-3 m/s,位置估算误差最大值为-3×10^-5 rad,具有良好的跟踪性能和抗干扰性能。     

基于自适应神经网络的PMLSM速度控制研究

针对永磁直线同步电机(PMLSM)直接驱动系统的非线性与电机参数时变、易受扰动的特性,提出一种基于BP神经网络的自适应神经网络速度控制器.该控制器由一个传统的PID位置控制器、神经网络控制器(NNC)和神经网络辨识器(NNM)组成.仿真结果表明,当突加负载扰动或参数突变时,系统具有较好的动态性能和较强的鲁棒性,能够满足工业场合高精度、微进给的需求.