自抗扰控制器在平面电机控制系统中的应用

针对平面电机调速系统在PID控制下控制性能差的问题,文章提出了自抗扰控制方案,在突加负载或扰动时,用自抗扰控制器进行估计、补偿和控制,解决了PID控制中产生的"快速性"与"超调量"之间的矛盾;文章详细描述了自抗扰控制器组成、平面电机速度控制器的搭建,最后在突加负载和摩擦力突变的情况下,通过比较自抗扰控制和PID控制,结果表明:自抗扰控制具有良好的动态性能和鲁棒性。     

立方体机器人自抗扰平衡控制方法

针对立方体机器人动力学模型多变量、强耦合的问题,提出一种基于自抗扰控制的平衡控制器设计方法.引入虚拟控制量,并在控制量与输出向量之间并行地嵌入多个自抗扰控制器,从而实现对多变量系统的解耦控制,将系统的动态耦合和外部扰动视为各自通道上的自抗扰控制器的总扰动,在为期望姿态安排过渡过程基础上,设计扩张状态观测器对总扰动进行估计并实时补偿.综合采用经验试凑法和带宽法对控制器参数进行整定,对自抗扰控制器系统进行稳定控制、姿态跟踪、抗扰性和鲁棒性实验,并与PID控制系统进行定量对比分析.仿真结果表明,所设计的自抗扰控制器不仅能有效实现立方体机器人的平衡控制,而且较PID控制器具有更好的响应速度、控制精度和强鲁棒性.     

船舶无刷发电机励磁控制系统的数字仿真

在船舶发电机性能优化控制问题的研究中,无刷发电机励磁控制系统能改善船舶电力系统的电压稳定性.由于输电线路受负载扰动,影响电网的稳定性.为了提高电网性能,在各单元数学模型的基础上进行分块数字建模,采用船舶常用的相复励与PID结合的控制策略,用控制器为核心的闭环励磁控制模型建立仿真系统.根据实际系统设置参数,仿真扰动和故障工况.仿真结果反映了船舶无刷发电机励磁控制系统的动态性能和故障特征,证明了仿真模型和方法的正确性,可用于船舶励磁控制系统的设计调试和性能评估.     

抄纸过程水分定量自抗扰控制仿真研究

针对抄纸过程水分定量系统控制中的强耦合、时滞、不确定等特点,在常规PID控制的基础上提出了自抗扰控制这种新的法,方法的特点是可以动态补偿系统模型扰动和外扰,即克服了常规PID控制中存在的快速性与超调之间的矛盾.自抗扰控制器由微分一跟踪器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈三部分组成.最后对自抗扰控制和PID控制算法分别进行了仿真.并分析比较了这两种不同控制算法的仿真效果,结果表明自抗扰控制系统具有良好的动态性能,控制器具有很强的鲁棒性.     

无人直升机航向自抗扰控制

针对无人直升机系统航向通道扰动大等问题,本文设计了一种自抗扰控制算法来实现其高性能控制.首先分析了航向通道的动态模型,并通过数学变换,将其转化为一类二阶系统;在此基础上,本文设计了适用于无人机航向通道的自抗扰控制策略,它由跟踪微分器、扩展状态观测器、控制器3个环节构成.本文对所设计的自抗扰控制策略进行了仿真和实验测试,并与常见的串级控制方法进行了对比分析.仿真与实验结果表明:这种自抗扰控制策略具有对扰动抑制能力强、控制精度高等优点,其控制性能明显优于常规的串级比例–积分–微分控制方法.     

液位温度时滞耦合系统自抗扰控制仿真研究

将自抗扰控制技术(ADRC)应用于冷热水混合系统来仿真工业过程系统,进而研究对该类耦合时滞系统的控制策略。传统的方法是用双通道PID控制器进行仿真。通过Matlab平台搭建实验进行比较,自抗扰控制器能够有效地对冷热水混合系统进行解耦控制。相比于双通道PID控制器,自抗扰控制器的控制效果具有更优的动态性能与鲁棒性,证明自抗扰控制器能够适应环境的变化。仿真结果可为一类具有时滞耦合特性的复杂工业过程提供控制参考。     

机载光电侦察平台的自抗扰控制技术研究

PID控制在机载光电侦察平台伺服系统中应用广泛,但其固有的一些缺陷限制了系统性能的进一步提高.为此,设计了一个自抗扰控制器,通过采取为参考信号安排过渡过程,估计参考信号和输出信号的微分,实时估计并补偿伺服系统的所有扰动等措施,克服了PID控制器的缺陷.以某型号机载光电侦察平台为控制对象,对自抗扰控制器与PID控制器进行了仿真对比试验.试验结果表明,采用自抗扰控制器的机载光电侦察平台伺服系统的阶跃响应速度快、无超调,对模型摄动和测量噪声不敏感,对外界扰动的抑制能力强,能够有效克服摩擦扰动对平台低速运动性能的影响,各项性能均优于PID控制器.最后,提出了一套自抗扰控制器参数整定准则.     

基于线性自抗扰的开关磁阻电机调速控制研究

开关磁阻电机调速系统是复杂的非线性时变系统,负载扰动大,变量之间耦合严重,针对上述系统的性能特点提出采用线性自抗扰控制策略对系统进行控制的方法。首先为克服负载扰动变化,电机磁链呈非线性以及电流、位置等参数耦合的内外部干扰问题,设计扩张状态观测器对系统内扰和外扰进行准确估计并实时补偿。然后设计PD（比例-微分）控制器抑制系统给定与扩张状态观测器反馈的观测对象状态变量之间的跟踪误差。最后在仿真平台上对设计的控制系统进行试验并与传统PID控制方案进行对比,结果显示,对于给定的阶跃信号线性自抗扰控制器只需0.09s即可达到稳态且无超调,而PID控制器需要3s才能实现稳定跟踪。因此相比于传统PID控制,线性自抗扰控制器拥有更优的动静态性能,并且系统在外部负载扰动和内部模型参数变化的情况下也有良好的控制效果,表现出了很好的鲁棒特性。     

基于自抗扰理论的无人机横侧向解耦控制研究

为了改善传统PID控制方法设计的无人机横侧向解耦控制系统的性能,根据无人机横侧向数学模型和自抗扰控制解耦理论,设计了自抗扰解耦控制系统;基于自抗扰控制器参数整定方法完成了控制参数的设计,并通过Simulink仿真给出了滚转角及侧滑角扰动下的响应曲线;仿真结果表明,自抗扰解耦控制系统比传统PID方法设计的解耦控制系统能更快地趋向稳定,而且稳态误差更小,证明了与采用传统方法设计的系统相比,采用ADRC技术解耦后的无人机横侧向系统具有更强的抗扰动性和鲁棒性。     

PID控制器改进方法研究

分析了常规PID(比例—积分—微分)控制特点,针对其在非线性控制中存在的问题,基于参数自整定和控制器误差组合方式,分别设计了参数自整定模糊PID控制器、参数自整定RBF神经网络PID控制器和非线性自抗扰PD控制器.并进行了实验验证,实验结果表明,从参数自整定和控制器误差组合角度出发,所采用的控制策略可使非线性系统具有较好的动态特性、鲁棒性和自适应能力.     

基于交流跟踪的同步发电机最优励磁控制技术研究

针对同步发电机采用传统PID控制不能很好地满足电力系统对抑制振荡、提高动态稳定极限等方面要求的问题,提出了一种基于交流跟踪的同步发电机最优励磁控制方法;给出了基于拉格朗日方法的同步发电机励磁系统偏差线性化模型,分析了最优励磁控制量的确定方法,建立了基于最优励磁控制方法的同步发电机系统仿真模型。仿真结果表明,与传统PID控制方法相比,最优励磁控制方法能够实时控制同步发电机励磁系统,确保了同步发电机的输出稳定性。     

风电机组变桨距模糊遗传控制算法研究

为提高额定风速以上风力发电机组发电机转速和输出功率的稳定性,基于风电机组的运行特性,建立了风电机组变桨距控制仿真模型;针对遗传算法收敛速度慢的缺点,采用模糊遗传算法对PID控制器参数进行整定。仿真结果表明,基于模糊遗传的控制器不仅提高了遗传算法的收敛速度,且在动态性能及系统稳定性方面均优于遗传算法控制器。     

双馈风力发电机系统的自抗扰神经网络的励磁控制

在双馈发电机传统控制方式的基础上, 将自抗扰控制技术和BP神经网络相结合结合, 应用于双馈风力发电机并网运行的控制上, 提出了一种新的双馈风力发电机并网运行控制方案. 该控制方案具有内外两个控制环, 内环通过BP神经网络实现双馈风力发电机的转子d-q轴电流控制, 外环通过自抗扰技术实现双馈风力发电机定子侧的有功、无功控制. 由于自抗扰控制器利用一阶跟踪微分器和扩张状态观测器对系统扰动进行动态跟踪补偿, 在此基础上输出双馈电机转子交--直轴电流的参考值, 然后将该参考值作为BP神经网络训练样本的输入, 训练后的BP神经网络可以更好地逼近实际转子电压输出量. 论文设计并实现了该方案的具体控制算法. 仿真测试表明: 该控制方案具有优良的动态性能, 对系统的内外扰动具有较强的鲁棒性, 在没有精确的发电机参数情况下依然可实现并网系统的稳定运行.     

基于音圈电机的波动压力载荷控制研究

为开展波动载荷下滑动电接触摩擦动力学与电流传导机理研究,需在滑动电接触实验机上模拟弓网压力载荷波动,为此设计了基于音圈电机的动态压力伺服控制器.在建立波动载荷伺服系统数学模型基础上,设计了基于音圈电机的改进自抗扰控制方案,给出了改进自抗扰控制器的具体设计方法,并通过与模糊RBF网络相结合,实现参数自整定.针对传统自抗扰控制、PID控制与改进型自抗扰控制进行了仿真对比分析,并对改进型自抗扰控制进行了实验测试.仿真以及实验研究表明,该控制策略具有良好的控制性能以及鲁棒性能,满足实验系统要求.     

Dynamic performance improvement of an isolated wind turbine induction generator

A dynamic model of a variable speed stand alone wind generation system is developed. The transient performance of the system under variable wind gust and other disturbance conditions has been studied. It has been observed that a stand alone generator is very vulnerable to transient disturbances in the system. A variable susceptance excitation control system, installed at the generator terminal, has been shown to improve the dynamic performance of the system following transient disturbances. Additional pole-placement based PI and PID controllers in the excitation control circuit are shown to control the violently oscillating and even growing transients very effectively. The robustness of the proposed controller has been tested for various disturbances and also for a range of operation.     

高动态离心机系统的自抗扰控制设计

针对传统PID在控制高速精密离心机系统时难以满足其高动态过程的要求,对系统目标过渡过程进行安排并设计了自抗扰控制器.所提出的自抗扰控制器包括3个部分:跟踪微分器、扩张状态观测器和误差反馈控制器.由于离心机在启动和制动阶段,系统状态会经历一个快速变化的过程,所以在离心机系统动态变化阶段采用跟踪微分器对目标函数进行过渡过程安排,防止系统出现过大超调;并且设计了扩张状态观测器对系统未知干扰进行估计和补偿;补偿后采用误差反馈控制器实现离心机系统高动态过程的跟踪控制.最后通过对自抗扰控制进行参数整定,使得系统满足所提出的各项性能指标要求.仿真结果验证了相比于传统PID控制,所提出的自抗扰控制器在超调量,调节时间以及稳态控制精度等性能指标上具有优越性.     

一种改进粒子群算法在水轮机控制中的应用

关于水轮发电机控制系统优化问题,水轮发电机组的控制技术对于水轮发电机组稳定工作非常重要。针对保证供电质量,改善调节系统的非线性时滞特性,利用具有局部搜索能力的粒子群算法对水轮发电机组进行模糊PID控制可以确保控制的稳定性。首先,根据水轮发电机组的控制原理和模糊PID控制器的基本结构,提出具有局部搜索能力的改进粒子群算法,利用模糊PID控制器以及采用了改进粒子群算法的模糊PID控制器,用MATLAB软件对水轮发电机组进行优化控制仿真,仿真结果表明采用改进粒子群算法的模糊PID控制器具有最优的控制效果。     

基于DSP的数字励磁调节器研究

目前广泛使用的同步发电机数字励磁调节器使用简单的单片机控制,采用PID（比例-积分-微分控制）＋PSS（电力系统稳定器）控制策略,励磁调节器体积大,模块间干扰大,速度低,可靠性差,很难保证产品质量达到标准要求。为了弥补这个不足,采用PID（比例-积分-微分控制）＋PSS（电力系统稳定器）＋NOEC（非线性最优励磁控制）综合控制策略,把DSP（TMS320F2812）用于同步发电机数字励磁调节器中,具有通用性强、结构简单的特点,同时可以实现优良的控制效果。     

Smart control techniques for design of TCSC and PSS for stability enhancement of dynamical power system

This paper deals with the simultaneous application of thyristor controlled series capacitor based damping controller and power system stabilizer for stability improvement of dynamic power system. The adaptive neuro-fuzzy inference system and Levenberg–Marquardt artificial neural network algorithm are used to develop the control strategy for thyristor controlled series capacitor based damping controller and power system stabilizer. The power system stabilizer generates appropriate supplementary control signal to an excitation system of synchronous generator to damp the frequency oscillations and improves the performance of the power system dynamic. The performance of power system affected due to the system configuration and load variation. In order to achieve the appreciable damping, the series capacitor is suggested in addition to the power system stabilizer. Nonlinear simulations of single machine infinite bus system are carried out using the individual application of power system stabilizer and simultaneous application of power system stabilizer and thyristor controlled series capacitor. The comparison analysis between conventional and smart control strategies based controllers is demonstrated. Single machine infinite bus system is tested under various operating conditions and disturbances to show the effectiveness of proposed control schemes.     

发电机的非线性自适应逆推综合控制

发电机励磁和汽门系统是一个典型的多变量、非线性、强耦合、不确定复杂系统,其综合控制将会改善电力系统稳定性和动态品质,所以设计简单、有效的综合控制器既必要又困难.针对单机无穷大励磁与汽门系统,运用自适应逆推方法和系统的Lyapunov函数,获得了发电机的非线性综合控制器和参数替换律,文中给出了该控制器的具体设计步骤.由于在控制器设计中没有运用任何线性化方法,因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性;同时考虑了发电机阻尼系数的不确定性,使得控制器对系统参数的变化具有很强的鲁棒性.数字仿真结果表明,所设计的控制器具有鲁棒性,并可有效地提高电力系统的稳定性.