感应电动机2种解耦控制方案的对比研究

感应电动机是一个多变量、强耦台、非线性的控制对象。文章对基于传统的矢量控制和基于微分几何控制理论的非线性多输入—多输出状态反馈2种解耦控制方案做理论和试验对比研究。理论和仿真试验结果都表明，矢量控制是一种磁链与转速没有完全解耦的控制方案，而基于微分几何控制理论的解耦控制实现转速与磁链完全解耦，从控制性能而言，后者控制方案优于前者。     

磁集成电压调整模块中磁路耦合的反馈精确线性化解耦控制

试图利用微分几何理论实现磁集成电压调整模块非线性解耦控制.首先分析集成磁心磁路的耦合关系和等效磁路,由此建立了磁集成电压调整模块两输入两输出仿射非线性模型,并基于微分几何理论推导出对应的非线性坐标变换矩阵和非线性反馈规律表达式,得到变换器的状态反馈精确线性化模型.实验表明,磁集成电压调整模块非线性控制策略克服了磁集成中磁路耦合的影响,比现有非解耦PI控制有更好的动态品质和稳态特性,同时容易实现各相电流均流控制和磁路集成的控制解耦.     

三相电压型PWM整流器状态反馈精确线性化解耦控制研究

该文基于微分几何理论，在建立三相电压型PWM整流器仿射非线性模型基础上，提出其状态反馈精确线性化非线性控制策略，实现了三相电压型PWM整流器无功功率和有功功率的解耦控制。研究表明，状态反馈精确线性化非线性控制能较理想地实现三相电压型PWM整流器控制解耦，完成其功率因数校正及整流器输出特性控制的功能。文中给出了完整的理论分析及实验研究结果。     

三相交错并联VRM的状态反馈线性化控制

以三相非隔离式交错并联VRM为研究对象,应用微分几何理论实现三相VRM的非线性解耦控制.首先在统一的开关脉冲函数下,建立三输入三输出仿射非线性模型;基于微分几何理论得到三相VRM的状态反馈线性化解耦控制规律;最后给出了仿真对比实验,结果表明基于状态反馈线性化控制的交错并联VRM有良好的动态品质和稳态特性.     

电流连续型Boost变换器状态反馈精确线性化与非线性PID控制研究

基于非线性系统的微分几何理论并结合传统PID控制的优点，建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的非线性仿射模型并推导出非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈表达式，得到了Boost变换器状态反馈精确线性化模型。文中结合基于输出误差的PID控制，提出了变换器非线性PID解耦控制策略。研究结果表明，Boost变换器非线性PI解耦控制，比传统的PI控制有更好的动态响应和稳态特性，状态反馈精确线性化能对Boost变换器这类分段线性系统实现完全控制解耦。DC／DC变换器利用状态反馈精确线性化技术并结合传统PI控制技术的优点进行解耦控制，其结果对进一步研究具有一般性理论和实际意义。     

考虑电压饱和的永磁同步电动机动态解耦控制

针对永磁同步电动机矢量控制中不能对定子电流d轴分量和q轴分量进行动态解耦的特点,采用双PI动态解耦的方法,避免了反馈解耦、对角矩阵解耦等方法中电机参数变化对解耦效果影响较大的问题,以及逆系统方法、基于微分几何原理解耦方法的复杂性.由于逆变器的饱和电压输出会导致电流的超调和振荡,在动态解耦的基础上提出了一种电压抗饱和的设计方法,并且通过进行补偿将双PI动态解耦控制和电压抗饱和设计有效地结合起来.仿真验证了这种动态解耦控制方法的有效性.     

异步电动机磁场定向前馈解耦控制系统的研究

针对大功率交流传动控制场合，在研讨其实现方案的基础上，就基于前馈解耦控制方式的异步电动机转子磁场定向系统进行了研究。研讨了异步电动机解耦方式与矢量控制系统的结构、影响电机解耦及磁场定向的因素，对转子电阻进行了辨识，并对所述的矢量控制系统方案进行了实验，结果表明，所述控制系统方案可行。     

全数字交流伺服系统快速分段矢量电流控制

本文分析了永磁同步伺服电动机转子定向解耦控制的条件，阐述了全数字式电流控制中电流矢量解耦和快速跟踪的问题，采用了一种利用空间矢量实现电流矢量解耦和快速跟踪的方案，并对电流控制中减小转矩波动的机理进行了研究。数字仿真和实验结果证明了方案的正确性和可行性。     

基于微分几何的磁悬浮开关磁阻电机径向力的变结构控制

以磁悬浮开关磁阻电动机为对象,研究了其转子径向两自由度悬浮力系统的解耦和控制。根据电磁场理论的虚位移定理,建立了磁悬浮开关磁阻电动机径向悬浮力的数学模型。针对该模型具有非线性、多变量和强耦合的特点,采用非线性控制的微分几何方法来设计出解耦规律,通过该解耦规律的补偿,将原系统解耦和完全线性化。对解耦得到的线性子系统,应用滑模变结构控制理论来设计控制器,以获得转子的高精度稳定悬浮。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

CCM Buck变换器的状态反馈精确线性化的非线性解耦控制研究

基于非线性系统的微分几何理论，应用脉冲模型积分法建立CCM(电流连续型)Buck变换器的非线性仿射模型，推导出对应的非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈表达式，得到了Buck变换器状态反馈精确线性化模型，由此提出了电感电流和输出电容电压解耦控制策略。研究结果表明，Buck变换器通过状态反馈实现精确线性化得到的非线性控制策略，比现有的PI控制有更好的动态响应调节和稳态误差调节特性。同时说明状态反馈精确线性化能对Buck变换器这类分段线性系统实现完全解耦控制，从而具有一般性理论和实际意义。     

基于线性化反馈的异步电动机自适应解耦控制

根据异步电动机转子电阻和负载转矩随运行工况而变化的事实，拟应用微分几何多输入、多输出线性化解耦控制理论和模型参考白适应理论，研究提高电动机鲁棒性能的控制策略。最终得到磁链和转速动态解耦的2个二阶子系统。仿真结果表明，该控制策略能够有效解决系统内部参数的摄动和外部参数的扰动影响，系统控制鲁棒性高。     

MMC-RPC的功率同步平坦控制策略

为解决牵引供电系统中电能质量差、抗扰动性弱以及常规解耦矢量控制中短路比对锁相环参数的影响问题,在功率同步控制的基础上,结合电流矢量控制和微分平坦理论,提出一种适用于模块化多电平换流器型铁路功率调节器的功率同步平坦控制策略。功率同步环将模块化多电平换流器模拟成同步发电机,为牵引网提供惯性支撑。基于微分平坦的电流环由前馈控制和动态误差反馈2个部分组成,能有效限制短路电流,提高了电流环的动态响应特性。在MATLAB/Simulink中搭建仿真系统,通过与功率同步控制策略进行对比,并在3种不同工况下进行仿真,仿真结果验证了该控制策略响应速度快且精度高。     

永磁同步电机系统线性化H∞鲁棒控制

针对内埋式永磁同步电机伺服系统,研究了一种线性化H∞鲁棒控制方法。该方法基于微分几何理论,利用输入输出解耦线性化技术将系统模型转化为线性模型;然后采用最大转矩比电流控制策略增加系统的转矩输出能力;针对负载干扰设计了负载转矩观测器;最后基于线性化模型设计了H∞鲁棒控制器,提高系统对内埋式永磁同步电机系统参数变化的鲁棒性。仿真实验结果表明基于微分几何输入输出解耦H∞鲁棒控制伺服系统有较好的动态性能、抗干扰性能、跟踪性能和鲁棒性能。     

陀螺稳定平台模糊自调整滑模解耦控制

针对陀螺稳定平台系统中轴系间耦合因素对控制性能的影响,设计了一种模糊自调整滑模解耦控制算法.根据非线性微分几何理论,建立了稳定平台输入输出解耦控制,在此基础之上加入了模型参考滑模控制.所设计的滑模控制律采用了分层结构,在边界层内引入了非线性项,同时边界层厚度由一种模糊自调整方法实时改变,从而有效降低了滑模控制在实际应用中的抖振现象,提高了系统的解耦精确度.通过在某型号电视导引头陀螺稳定平台系统中测试,表明了该解耦控制方法的有效性和可行性;同PID等常用方法相比较,该方法的控制效果明显优于其他控制方法,有效提高了稳定平台系统的鲁棒性和跟踪精确度.     

三相电压型PWM整流器的内模解耦控制

通过静止坐标变换和旋转坐标变换,得到了简化的、有利于控制系统设计的三相电压型PWM整流器的数学模型.当模型不准确或系统参数与模型参数不完全匹配时,基于旋转坐标变换的矢量控制仍然存在解耦控制失败的可能,影响系统的控制性能.为实现可靠、安全的解耦控制,基于感应电动机定子电流解耦控制思想,提出了三相电压型PWM整流器电流内模解耦控制策略,给出了内模解耦控制器的设计及实现方案,并进行了仿真和模拟实验.实验结果令人满意.     

双馈风力发电机的变论域模糊控制

针对双馈风力发电机有功和无功控制的自适应能力和控制精度的问题,本文设计了一套基于变论域模糊控制的高性能双馈风力发电机控制系统。由于风速的改变使得发电机转速及各参数都会改变,因此在Matlab环境下将电机参数在运行过程中随不同工况改变而改变这一因素考虑进去,进行了不同工况下的系统仿真试验,试验验证了基于变论域模糊控制策略是可行的,实现了有功功率和无功功率的解耦控制,并具有自适应能力强和控制精度高的良好动态特性。     

单电感双输出Boost变换器的复合控制方案

为减小单电感双输出Boost变换器的交叉调节,提出一种复合控制方案。建立变换器仿射非线性数学模型,基于微分几何理论证明所建模型满足精确反馈线性化条件,构造出相应输出函数实现系统的线性化和解耦,进而分别为线性系统设计内模控制器和状态反馈控制器,并对满足控制系统稳定要求的反馈系数选取进行分析。与现有控制方法进行仿真比较,结果表明,所提控制方案具有更好的动态调节特性、更优的控制性能和更小的交叉调节。实验结果进一步验证了所提控制方案的可行性。     

双PWM变频器供电的双馈发电机系统仿真

建立了双馈发电机矢量控制系统和三相PWM整流器的控制模型,在三相整流器的d-q轴数学模型的基础上,研究了其网侧电流控制策略,讨论了基于电网电压前馈控制和网侧电流补偿控制的解耦控制方法,通过仿真验证了控制策略的正确性和有效性.