基于自抗扰控制器的开关磁阻电动机转矩控制系统

将具有优良抗干扰性能的自抗扰控制器(ADRC)引入开关磁阻电动机的转矩控制系统中,回避了传统转矩控制器设计中对转矩逆模型精确建模的要求。将模型的不确定性及负载作为干扰,利用自抗扰控制器内部的扩张状态观测器观测系统的内外扰动项,并进行前馈补偿,从而实现转矩控制系统中转速环与电流环之间的精确解耦。仿真结果表明该控制系统具有良好的动、静态特性,对负载扰动、电机参数变化都具有较好的鲁棒性,可以实现高性能的转矩控制。     

基于自抗扰控制器的两电机变频调速系统最小二乘支持向量机逆控制

针对多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)非线性强耦合的两电机变频调速系统,对其数学模型进行可逆性存在分析,进一步设计最小二乘支持向量机(least squares support vector machines,LSSVM)逆系统,串联于两电机系统之前,组成基于阶逆的伪线性复合系统,实现MIMO系统的线性化与解耦。在此基础上,采用自抗扰控制器(active disturbances rejection control,ADRC)抑制伪线性复合系统中非线性因素的作用,引入扩张状态观测器对不确定性的估计,使之参与LSSVM逆模型的构造。仿真和实验结果表明,新型控制策略可以有效减小负载扰动和LSSVM建模误差的影响,具有良好的解耦控制效果和鲁棒性。     

二阶自抗扰控制器在三电机同步系统中的应用

分析了三电机同步控制系统数学模型,结合自抗扰控制理论特点,提出了一种新的基于二阶自抗扰控制器(ADRC)的三电机同步系统控制方案。设计了三个二阶ADRC分别对速度控制回路和两张力控制回路进行控制,实现了系统速度和张力之间的动态解耦。在二阶ADRC中,扩张状态观测器将系统模型内扰、外扰以及速度张力之间的耦合影响统一视为系统总扰动,对系统总扰动进行实时观测和补偿。结合西门子S7?300 PLC构建了实验平台,进行了解耦特性、跟踪性能和抗负载扰动能力测试实验。结果表明:二阶ADRC控制器不仅实现了三电机同步系统中速度和张力的解耦控制,还提高了系统的抗干扰能力,使系统具有较强的鲁棒性。     

基于矢量控制的异步电机自抗扰控制

针对异步电机矢量控制系统在负载变化和电机参数变化时转速易受较大影响的问题,研究了采用自抗扰控制器(ADRC)对负载扰动和电机参数变化进行估计和补偿的方法。根据自抗扰控制器的数学特征和异步电机的数学模型,采用扩张状态观测器(ESO)对电机模型的参数摄动和变量耦合项进行观测并补偿,确定了矢量控制系统中自抗扰转速环控制器、自抗扰磁链环控制器、自抗扰d轴电流环控制器和自抗扰q轴电流环控制器的形式。仿真和实验结果表明,与传统的比例积分控制器(PI)相比,ADRC控制器对系统负载扰动和电机参数变化具有较好的鲁棒性和动态性能。     

永磁同步电机伺服系统的自抗扰控制

结合自抗扰控制器(ADRC)控制机理和永磁同步电机(PMSM)数学模型,设计了基于ADRC的转速环控制器和电流环控制器代替传统的PID控制器形成新的伺服系统。ADRC使整个系统抗负载扰动能力得到较大改善,提高了系统的鲁棒性和控制精度,有效地抑制了电流谐波的产生。仿真结果表明,与传统PID控制的伺服系统相比,该系统在负载转矩变化时响应速度快、超调量小、控制精度高,在电机内部参数发生变化时该系统调节几乎不受影响,具有较强的鲁棒性。     

双馈风力发电系统终端滑模控制研究

针对双馈风力发电系统最大风能跟踪与功率解耦问题,采用非线性逆系统方法实现反馈线性化和解耦.考虑建模误差和系统参数变化等影响,利用核岭回归支持向量机(SVM)方法来辨识逆系统,并在线调整自适应参数,对解耦后的双馈发电机系统设计终端滑模控制器.分析结果表明,系统状态实现了有限时间收敛,具有较好的动态特性,且有功功率和无功功率实现了解耦控制.仿真结果验证了该方法对双馈风力发电系统控制的可行性和有效性.     

基于负载观测的永磁电机驱动系统自抗扰控制

针对永磁同步电机(PMSM)的车辆驱动系统在负载变化过程中转速受到较大影响的问题,结合自抗扰控制器(ADRC),采用对负载扰动进行观测并补偿来抑制外部扰动的方法,设计了基于负载观测的二阶ADRC速度控制系统。对负载观测ADRC的控制方程进行了推导,并将负载观测控制量作为速度环的补偿控制输入。同时与未加入负载扰动的ADRC系统作对比研究。仿真与实验结果表明,带有负载观测的ADRC调速系统具有更强的抗扰动能力,提高了PMSM变频调速系统的动态稳定性能和响应能力,证明了带有负载观测的ADRC控制系统能够更好地满足电传动履带车辆的控制系统要求。     

永磁同步电机自抗扰控制调速系统

在永磁同步电机(PMSM)调速系统中,提出采用自抗扰控制(ADRC)设计PMSM调速系统速度环,针对调速系统控制特性和ADRC策略特点,改进ADRC中的扩张状态观测器。同时,采用非线性扩张状态观测器(NESO)观测系统负载转矩并进行前馈补偿,以降低系统负载转矩扰动影响。综合以上两点改进措施,设计出速度环改进型自抗扰控制器(IADRC)。通过仿真和试验验证了IADRC在PMSM调速系统中的有效性。     

基于改进自抗扰的永磁同步电机位置伺服系统

为了提高系统对未知扰动和参数变化的鲁棒性,将自抗扰控制(ADRC)策略引入到永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统中,并对ADRC策略进行改进,使系统满足高性能伺服控制要求。通过对ADRC中扩张状态观测器(ESO)结构的改进,提高观测器对扰动的观测速度。同时,针对ADRC中使用的转动惯量与实际惯量间存在误差,会影响速度ADRC控制器中控制增益的选取,采用在线惯量辨识方法,实时调节控制器参数。综合以上2点改进措施,分别设计转速环、位置环改进ADRC控制器,从根本上提高系统的动态性能和抗扰动能力。最后,通过仿真验证改进ADRC策略在PMSM位置伺服系统中的有效性。     

基于自抗扰控制器的PMSM无传感器控制

无传感器控制技术能够降低永磁同步电机(PMSM)控制系统的成本,同时提高可靠性。结合自抗扰控制器(ADRC),将负载转矩和摩擦转矩作为总扰动,设计一阶ADRC作为转速控制器;将电阻压降和反电动势作为总扰动,设计一阶ADRC作为电流控制器。利用电流环d轴ADRC中扩张状态观测量,结合锁相环(PLL)构造闭环控制估计转速和转角,实现无传感器控制。仿真和实验结果表明,系统能准确估计转速和转角,抗速度和负载扰动能力强,稳态和动态性能良好,对电机参数不敏感,鲁棒性强。     

基于重复自抗扰控制的感应电机矢量控制方法

为了实现感应电机的精确解耦和扰动补偿,降低自抗扰控制对参数的依赖性,提出一种基于重复自抗扰控制的感应电机矢量控制方法,该控制方法通过融入重复控制,进一步提升了传统感应电机自抗扰控制系统抗扰动的能力,并提高了控制精度。基于重复控制的思想,周期性跟踪并补偿误差,逐周期减小误差,提高了系统的扰动隔离度,因而减少了自抗扰控制对于参数鲁棒性的依赖性。仿真和实验结果验证了所提出的重复自抗扰控制方法比传统自抗扰控制在抗扰动性和参数变化方面有更好的控制效果和鲁棒性。     

自抗扰控制器解决感应电机调速系统参数鲁棒性问题

针对矢量控制系统存在的参数鲁棒性差的缺陷,基于自抗扰控制原理,提出了一种可以取代经典PID控制器用于异步电机调速的非线性自抗扰控制器。利用扩张状态观测器,自抗扰控制器可以估计出系统状态变量及其广义导数,从而实现异步电机的精确解耦。此外,上述控制方案不需要精确电机参数就可以实现干扰补偿,这使得自抗扰控制器的设计能够独立于异步电机的精确数学模型。仿真和实验结果表明,相对于经典PID控制器,自抗扰控制器在较宽的调速范围内具有更好的动态性能。     

基于PI观测器的永磁同步电机自抗扰电流解耦控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)电流环的电流解耦效果,提出一种基于PI观测器(PIO)的自抗扰电流解耦方法。该方法将PIO和扩张状态观测器相结合,实时准确地估计系统中的扰动,并将观测出的扰动量作为补偿值反馈到输入端,从而实现d、q轴间电流解耦、抑制扰动。对改进前后自抗扰控制器(ADRC)的扰动跟踪性能,闭环控制系统的抗扰性及稳定性做了理论分析。仿真和试验结果表明,引入PIO后,ADRC的扰动观测能力和电流解耦效果得到了提高,验证了所提方法的可行性和有效性。     

电动汽车异步电机变频驱动系统的自抗扰控制

电动汽车异步电机电驱动系统通常采用效率优化策略以节约电能,但效率优化异步电机变频驱动系统存在磁链、负载变化以及电机参数时变等多种不确定因素,对闭环系统的控制器设计提出了较高的要求.为提高电驱动系统的运行性能,设计了效率优化异步电机变频驱动系统的自抗扰控制器,根据在不同负载时电机磁链变化大的特点,给出了自抗扰控制器的参数整定方案.实验结果表明,采用自抗扰控制器的效率优化异步电机变频驱动系统与传统的采用PI调节器的效率优化异步电机变频驱动系统相比,具有更好的抗干扰性能和快速的转速跟踪性能.     

基于自抗扰控制器的无刷直流电机控制系统

自抗扰控制器(ADRC)是在继承经典PID不依赖于对象模型优点的基础上，通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制器，性能优良并且算法简单。无刷直流电机作为一个非线性系统，采用经典PID控制难以得到满意的控制效果。为了提高控制系统的动态性能和鲁棒性，文中给出了无刷直流电机的自抗扰控制方案。该控制方案不需要精确电机参数就可以实现干扰补偿，控制器的设计也不需要建立电机的精确数学模型。自抗扰控制器利用其内部的扩张状态观测器可以估计出系统的内外扰动，据此将电机等效为由两个非线性系统构成的串联对象，然后设计两个一阶自抗扰控制器实现对电机的内外环控制，内环控制电流，外环控制转速。实验结果表明，自抗扰控制器对电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性，控制系统具有优良的动态性能。     

感应电机的新型神经网络广义逆系统解耦控制

针对感应电机这一多变量、强耦合系统,提出了一种新型神经网络广义逆系统解耦控制方法,给出了新型广义逆系统的存在性证明.它与感应电机复合,将转子磁链与转速的解耦成两个独立的伪线性子系统,并且可以随时通过调整反馈参数改变两个伪线性子系统的配置极点,为控制器的设计提供了便利.仿真结果表明,通过合理的选择配置极点和控制器参数,整个控制系统对电机参数变化和负载扰动有较强的鲁棒性和动态性能.     

感应电机的神经网络逆系统线性化解耦控制

提出了一种新的感应电机的线性化解耦控制方法，其特点是不依赖于对象的精确数学模型与参数。通过用静态神经网络加积分器来构造感应电机的逆系统，将感应电机这一多变量、非线性、强耦合的复杂对象动态解耦成转速与转子磁链两个二阶线性子系统，然后运用线性系统理论进行综合。仿真与初步的实验结果表明系统具有优良的静态及动态解耦性能，且对电机参数的变化与负载扰动具有较强的鲁棒性。     

基于随机进化灰狼优化算法的分数阶自抗扰起动控制

航空发动机在起动电机起动过程中负载特性会随着转速而变化,同时起动环境的差异以及起动电机自身参数的变化均给起动控制带来了难度。为了解决传统控制策略在处理不确定性问题时的不足,提出了一种基于随机进化灰狼优化算法的分数阶自抗扰控制器(REGWO-FO-ADRC)：利用自抗扰控制,增强起动过程中系统的抗扰动能力;结合分数阶控制,抑制由带宽上限引起的观测器估计误差,保证控制品质;设计基于随机进化的灰狼优化算法,对分数阶控制器的控制参数进行在线自整定;用可变的进化速率描述种群更新过程,增加过程中的随机性,提高全局搜索能力和收敛速度。仿真实验表明,设计的控制器能够有效抑制诸多不确定性对系统的影响,改善航空发动机的起动性能。