基于非线性伪微分的稳定平台自抗扰控制

为了进一步提高稳定平台的抗干扰能力,首次采用非线性误差反馈NLEF、伪微分负反馈PDFF和ADRC相结合,形成算法形式较为简单的NLE_PDFF_ADRC控制器.建立了稳定平台的等效扰动数学模型,设计了NLE_PDFF_ ADRC控制器;对首次提出的NLE_PDFF控制器在飞行器模拟转台上对3～5 Hz、188～314(°)/s载体正弦速度扰动作用,测试其抗扰动的性能.实验结果表明,对比传统的平方PI控制器,采用NLE_PDFF_ADRC控制器控制器,系统的扰动隔离度在3～5 Hz提高30％.该控制器成功应用于某型稳定平台中,经充分考核,验证了其有效性.     

一种非线性微分PID控制器及应用研究

针对常规PID控制器中的微分作用虽可加快系统响应但很容易引起执行机构过度动作而加快磨损这一问题,提出一种由速率限制环节代替实际微分中的惯性环节而构成新型非线性微分的方法.该微分具有实际微分的微分特性,且其微分作用不仅与输入变化速率有关还与输入幅度有关.利用该非线性微分获得一种非线性微分PID控制器,将其应用于串级主汽温控制系统中,在Simulink环境中进行给定值扰动和输出扰动实验仿真.结果表明,给定值扰动时非线性微分P1D控制器在系统响应方面和控制器输出方面均优于常规PID控制器;输出扰动时,小扰动时非线性微分PID控制器相当于PI控制器,避免执行机构磨损;大扰动时非线性微分PID不仅可以更快消除扰动,保证设备安全运行,而且控制器输出曲线明显优于PID,避免执行机构磨损.     

基于PLC的火力发电机组主汽温微分先行控制器

针对火力发电机组锅炉主汽温的非线性、多变量、多扰动、大滞后等特性,将基本PID控制器、微分先行PID控制器和模糊PID控制器应用于锅炉主汽温控制系统,并分别在仿真平台Matlab的仿真环境Simu-link下进行了仿真.仿真结果表明,微分先行PID控制器缩短了滞后时间,减小了超调量,其控制性能和动态特性与模糊PID控制器相一致.与基本PID控制器相比,具有更好的控制性能和动态特性;与模糊PID控制器相比,具有更简单控制结构和更高的可靠性.同时,实现了主汽温微分先行PID控制器基于PLC的程序设计.     

变频调速系统离散化迭代学习控制法

针对变频调速系统抗负载扰动性能差,在宽范围内调速时非线性数学模型变化的控制效果变差,提出用可编程控制器(PLC)做调节器,形成速度负反馈.采用迭代自学习控制方法,可以逼近期望的轨迹线,并且得到了较好的效果.文中根据误差收敛准则,使用非线性离散系统迭代学习控制算法,证明了PI型迭代学习控制算法的收敛性.简单实用.     

模糊-PI双模控制和带电压反馈非线性最优励磁控制器的设计

针对传统PID控制器难以控制具有非线性、大滞后、参数时变性和模型不确定性的电力系统,提出了一种基于模糊-PI双模控制与带电压负反馈非线性最优励磁控制并联运行的控制方法,并借助MATLAB模糊逻辑工具箱进行仿真分析,调整参数以适应与带电压负反馈非线性最优励磁控制器的并联运行.仿真结果表明,对于单机无穷大系统,采用模糊-PI双模控制与带电压负反馈非线性最优励磁控制并联运行的控制方法,对抑制动态扰动环境具有较好的适应性和鲁棒性.     

斩波串级调速系统的自抗扰控制

针对斩波串级调速系统中控制器的设计问题,提出用自抗扰控制器(ADRC)作为转速调节器,PI控制器为电流调节器,构成斩波串级调速的ADRC-PI双闭环控制系统.利用跟踪微分器安排合理的过渡过程以降低超调量.扩张状态观测器实时估计系统模型中的未知作用及内外扰动,并进行补偿成为积分串联型系统.控制律是误差和误差微分信号的非线性综合而避免了积分作用.通过斩波串级调速系统仿真试验,体现出该控制系统的设计不依赖于数学模型,且抗扰动能力强、响应快、超调量小,改善了系统的动态品质.     

一种非线性自抗扰控制的PMSM速度控制策略研究

针对永磁同步电机伺服系统中存在的抗负载扰动能力差和转速超调等问题,提出一种基于非线性自抗扰控制的新型PMSM速度控制策略。通过分析伺服系统的扰动机理,在速度环将传统的PI控制器替换为非线性自抗扰控制器。通过跟踪-微分器将给定转速平滑化,克服了响应快速性和超调之间的矛盾,提升系统响应能力;通过引入二阶扩张状态观测器,对外部扰动进行估计并补偿,提高系统的抗干扰能力;通过非线性状态误差反馈控制律,利用“小误差大增益,大误差小增益”的非线性控制,提高系统的控制精度。仿真结果表明,系统具有响应快、无超调、抗负载扰动能力强的特点,对负载变化、转速变化具有较强的鲁棒性,验证了该策略的有效性。     

开关磁阻电机伺服系统的L2增益鲁棒控制方法

通过对开关磁阻电机非线性特性分析,提出了开关磁阻电机(SRM)伺服系统L2鲁棒控制器设计方法.建立速度误差动态方程,结合L2鲁棒控制器理论,通过L2控制器的设计解决了SRM的负载扰动和转速跟踪问题.设计存储函数证明L2控制器实现了扰动抑制和渐进稳定.仿真结果表明,该控制器能够保证系统达到很好的扰动抑制和转速跟踪效果.     

改善机端电压的非线性励磁控制

为了提高发电机励磁控制器的控制效果,提出了一种将基于机端电压偏差的比例积分控制和基于微分几何理论的非线性励磁控制相结合的改善机端电压的非线性励磁控制器设计方法。为验证方法的有效性,用MATLAB进行仿真试验。仿真结果表明,所设计的非线性励磁控制器在小扰动和大扰动情况下不仅能较好地保证发电机角速度、功角的稳定,而且能改善机端电压的精度和稳定度。     

基于灵敏度函数塑形的超声电机驱动平台的数字内模控制器

针对将超声电机这一新型电机应用于稳定平台后产生的存在负载与扰动难以实现高精度控制的问题,结合超声电机与稳定平台的驱动特点提出一种适用于超声电机驱动稳定平台的控制方法。通过对稳定平台的机械结构进行动力学分析得出稳定平台的传递函数,并根据稳定平台的工作指标转化得到的控制目标确定灵敏度函数模板。按照灵敏度函数模板的要求通过极点配置与添加辅助极点与滤波器的方法调整系统由扰动到输出的灵敏度函数。对该控制器在仿真软件中进行仿真实验的结果表明:该控制方法相较于经典比例-积分-微分控制器可以提高系统响应的速度,缩小对参考信号的跟踪误差,有效抑制外界对系统输出的影响。     

单相级联H桥整流电路非线性控制策略

针对电力电子牵引变压器输入级单相级联H桥(CHB)整流电路的非线性及扰动工况,提出一种基于静止坐标系的非线性优化控制策略。根据系统仿射非线性模型及微分几何理论,提出基于部分反馈线性化的零动态设计方案,对其线性部分采用二次型最优方法以确定反馈增益,并引入谐振环节以实现零相差跟踪;对于零动态则采用基于扩张状态观测器的自抗扰控制策略,以提高系统在负载大范围扰动时的控制品质。实验结果表明,该控制策略能提高CHB系统在电网电压及负载扰动时的动态响应速度,保证网侧电流及直流电压快速稳定调节,同时使网侧在单位功率因数下运行,各模块直流电压均衡。     

考虑死区的水轮机调节系统非线性自抗扰控制

针对含死区环节和机械时滞的水轮机调节系统,提出了一种改进状态误差反馈控制律的自抗扰控制方法。首先,考虑电液随动系统传动过程中存在的间隙特性,建立含非线性死区环节和机械时滞的水轮机调节系统数学模型。其次,通过坐标变换将具有死区和时延特性的状态空间方程转化为可控标准化数学模型。然后,引入PID积分环节,设计新型的自抗扰控制器,消除状态误差反馈控制律处理误差信号过程中出现的抖振现象。最终,基于Lyapunov稳定性定理,分析系统误差方程,证明了扩张状态观测器的收敛性。仿真结果表明,所提控制器在不同运行工况下的控制效果均优于PID控制和传统自抗扰控制,验证了所设计控制器的有效性和优越性,具有良好的参考价值。     

基于扰动观测的永磁同步电机单环预测控制

针对模型预测控制算法应用于永磁同步电机的控制过程中,存在电磁、机械参数变化导致电机模型设定值可能与实际值不匹配或负载扰动等所引起的非线性扰动现象,造成算法存在预测误差进而影响控制系统动态稳定性的问题.提出了一种基于同步旋转坐标系下具有扰动观测器的转速-电流单环模型预测控制方法.首先,根据永磁同步电机的数学模型,设计单环...     

三相电压型脉宽调制整流器的自抗扰控制

针对传统电压外环控制方法存在的抗扰性能不佳等问题,提出了三相电压型脉宽调制（PWM）整流器的自抗扰控制策略。基于PWM整流器在同步旋转坐标系下的数学模型,利用反馈线性化控制,设计了电流内环控制器。通过构造新型非线性状态误差反馈函数,对传统自抗扰控制进行了改进,从理论上证明了该方法收敛速度优于线性状态误差反馈函数,同时解...     

基于ESO-backstepping的多机电力系统非线性鲁棒励磁解耦控制

通过构造扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对发电机励磁系统模型误差和不确定外扰进行动态补偿,并运用反步法对补偿后的模型设计非线性解耦控制律。由于该方法对系统模型的非线性部分有选择地利用ESO进行动态补偿,既避免了运用反步法设计时自适应参数的引入,又能充分利用系统的特性,减轻ESO的估计负担,有效地兼顾了控制器鲁棒性及控制精度这两方面的要求。仿真表明：该方法鲁棒性强,参数易于选取,与比例–积分–微分(proportion-integration- differentiation,PID)+电力系统稳定(power system stabilizer,PSS)控制器励磁控制器相比较,具有更为优秀的动态品质,方法简单有效。     

基于重复控制的高频响直线伺服系统

无铁心永磁直线同步电机具有零齿槽效应、速度范围宽、动态性能高等特点,但其在高精密加工过程中存在的周期性输入和周期性负载扰动会降低系统的伺服性能。为了削弱周期性负载扰动的影响,采用重复控制器和伪微分前馈反馈控制(PDFF)速度控制器来抑制周期性负载扰动的影响。仿真结果表明,所采用的控制系统在实现高频响基础上,有效地抑制了周期性负载扰动对伺服系统的影响并且对周期性输入信号具有良好的跟踪特性。     

Feedback-linearization and feedback–feedforward decentralized control for multimachine power system

In this paper a decentralized nonlinear controller for large-scale power systems is investigated. The proposed controller design is based on the input–output feedback linearization methodology. In order to overcome computational difficulties in adopting such methodology, the overall interconnected nonlinear system, given as n-order, is analyzed as a cascade connection of an n₁-order nonlinear subsystem and an n₂-order linear subsystem. The controller design is obtained by applying input–output feedback linearization to the nonlinear subsystem and adopting a tracking control scheme, based on feedback–feedforward technique, for the linear subsystem. In the assumed system model, which is characterised by an interconnected structure between generating units, a decentralised adaptive controller is implemented by decentralizing these constraints. The use of a totally decentralised controller implies a system performance decay with respect to performance when the system is equipped with a centralised controller. Fortunately, the robustness of the proposed controller, based on input–output feedback procedure, guarantees good performance in terms of disturbance even when disturbances are caused by decentralization of interconnection constraints.     

基于鲁棒非线性控制的无刷直流电机调速系统

设计了一种基于鲁棒非线性控制的无刷直流电机速度伺服系统。控制律中包含线性反馈、非线性反馈和扰动补偿三部分,分别实现快速响应、抑制超调和消除稳态误差的功能,采用一个降阶观测器对系统的不可量测状态和未知常值扰动进行估计。通过Matlab/Simulink进行仿真研究,结果表明所设计的控制系统可以对目标转速进行快速平稳和准确的跟踪,且对负载扰动和系统参数差异具有较好的性能鲁棒性。