多参数变化下基于参数辨识的永磁同步 电机偏差解耦控制方法

针对矢量控制下永磁同步电机d-q轴电流无法动态解耦,导致电机参数的动态变化影响其控制系统稳定性问题,提出一种基于参数辨识的永磁同步电机偏差解耦控制(PI-DDC)方法。以d-q轴电流控制器耦合系数为零推导完全解耦下偏差解耦项的传递函数,由此考虑电阻、电感和永磁体磁链等电机参数的动态变化对偏差解耦效果的影响,引入带遗忘因子递推最小二乘法在线辨识电机各参数,通过实时修正偏差解耦控制模型中的电机参数实现d-q轴电流解耦。以一台永磁同步电机为例,不同工况下的仿真和实验结果表明,所提的PI-DDC方法相比于传统偏差解耦控制方法,d-q轴电流响应时间缩短约50%,超调量分别减小约60%和70%,最大波动幅值分别减小约30%和37%,具有更好的控制精度和动态性能。     

永磁同步电机矢量控制系统的建模与仿真

永磁同步电机（PMSM）伺服系统的速度环和电流环具有非线性耦合特性,需要进行电流解耦控制.因此,根据矢量控制的原理实现了该系统的线性解耦.通过对永磁同步电机数学模型分析,建立基于Simulink伺服系统矢量控制仿真模型.仿真结果表明,建立的系统耦合模型具有良好速度控制特性,并对永磁同步伺服耦合系统设计具有指导价值.     

变频器系统改进解耦控制研究

针对变频器三相电压电流经坐标变换得到dq轴电压电流分量时存在耦合且含有大量高次谐波的问题,提出一种用dq轴指令电流分量代替实测电流分量,实现解耦的改进型控制策略.通过MATLAB/Simulink仿真平台搭建基于LCL型滤波器的改进型解耦控制仿真模型,并与传统LCL型滤波器的解耦控制进行对比分析.仿真结果表明,改进后的解耦控制方法较改进前系统动态响应更快,电网电流波形质量更高.     

双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊双变量解耦控制模拟与试验分析

双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊是一种新型、高效的焊接方法。针对其在开环条件下焊接过程不稳定、焊缝成形差的问题,提出通过旁路送丝速度控制旁路弧长从而保证焊接过程稳定性、通过控制旁路电流调节流经母材电流的双变量解耦控制方案并进行模拟与分析。在此基础上,采用快速原型控制系统,设计双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊试验系统并进行双变量解耦控制焊接试验。结果表明,双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊双变量解耦控制方案可以有效地保证焊接过程与流经母材电流的稳定,与模拟结果基本一致;并且由于采用解耦算法,控制过程稳定性更好、响应速度更快、精度更高,并得到成形良好的焊缝,焊接过程飞溅也较小。     

节能型恒温恒湿空调机组的解耦控制研究

针对恒温恒湿空调运行的高能耗问题,设计了一种节能型恒温恒湿机组,机组结合了冷凝热回收装置-变容量系统等节能手段。本文针对恒温恒湿空调系统控制回路中温湿度之间的耦合作用,设计前馈补偿解耦器解除温湿度控制回路间的耦合关系,并用Matlab进行解耦仿真。结果表明加入解耦器后达到了解耦的控制效果,为温湿度控制提供了一种行之有效的方法。     

基于内模电流控制的交流感应电机矢量控制系统

从同步速d—q坐标系下异步感应电机动态模型和异步电机矢量解耦控制的基本原理出发,引入了内模控制方法,设计了基于转子磁链定向和内模控制的定子电流调节器。考虑到实际系统中异步感应电机磁场会随着电机负载（转矩）变化而呈不同程度的饱和而导致电机参数的非线性,分析了电流内模控制器对这种非线性参数的鲁棒性。在此基础上建立了整个异步感应电机矢量控制仿真系统,并分别对忽略磁路饱和和考虑磁路饱和两种情况下的系统进行了仿真和分析。仿真和分析结果表明,电流内模控制调节器在模型匹配和失配下均能提供良好的转矩动、静态解耦效果。     

多变量反馈解耦控制系统研究

针对某燃烧系统中温度、流量耦合的特点,基于两种典型的解耦系统结构,设计了一类前置反馈补偿解耦控制和PID控制相结合的控制系统。仿真结果表明,该解耦方法基本消除了系统间的耦合作用,提高了经典解耦控制系统的动态性能。     

平衡重式叉车底盘神经网络逆系统解耦控制

针对平衡重式叉车底盘各子系统间的干涉和耦合特性,利用非线性系统的神经网络逆系统方法进行叉车主动后轮转向(ARS)与直接横摆力矩控制(DYC)的解耦控制.在分析底盘系统可逆性的基础上,确定解耦变量配对关系,建立BP(Back Propagation)神经网络逆系统模型并串联到原底盘系统前,使叉车底盘系统解耦成两个独立的伪线性系统;设计PD(Proportion Differentiation)闭环控制器并与神经网络逆系统组成复合控制器,并进行仿真验证.仿真结果表明:神经网络逆系统解耦控制策略能够消除底盘各子系统间的干涉和耦合,提升叉车的状态跟踪和操纵稳定性.     

整车非线性系统的输入输出解耦及解耦比例微分控制

根据非线性解耦控制理论设计出解耦控制器,以消除装有主动悬架(ASS)和电动助力转向(EPS)的集成控制器中控制通道的耦合和路面不平度的干扰.为进一步减少响应时间和跟踪误差并降低超调量,在解耦控制器的基础上,设计出动态响应较为理想的解耦比例微分(PD)控制器.仿真结果表明,基于解耦控制的ASS EPS集成系统,与未集成的ASS或EPS系统相比,前者能更好地改善汽车动力学特性.此外,解耦PD控制与单独的解耦控制相比,在改善整车的行驶平顺性和操纵稳定性等方面效果也更为明显.为验证理论分析和仿真计算的正确性,进行实车道路试验,试验采用自行设计的ASS EPS集成控制系统,试验结果与仿真计算结果基本吻合,进一步验证了所提方法是正确有效的.     

无轴承电机的解耦控制与仿真研究

就感应型无轴承电机产生旋转与悬浮相互干扰的耦合磁场模型进行了逆系统解耦线性化,并对无轴承电机的解耦线性化系统进行了PDF(pseudo-derivative feed back)控制.PDF控制系统具有响应速度快、控制精度高、可控性好、无超调、鲁棒性较强等优点;可以避免消除启动回绕和微分突变现象,并不对被控对象的数学模型作精确的要求,一定的偏差不会给系统带来性能的影响,适用于实际的工程系统.     

基于扰动观测器的永磁同步电机电流环自适应滑模控制

针对扰动对永磁同步电机转速伺服系统性能的影响,提出了基于扰动观测器的电流环自适应滑模控制方法。设计了自适应律在线估计系统的内部参数摄动以补偿模型不确定性扰动。同时,设计了滑模扰动观测器实时估计系统外部负载扰动,并将观测值前馈补偿到电流环自适应滑模控制器,在提高系统鲁棒性的同时降低滑模控制系统的抖振。实验结果显示,采用基于扰动观测器的电流环自适应滑模控制方法,系统可快速、准确、无超调地跟踪900r/min的速度指令,调节时间为0.08s,稳态误差为±5r/min。加入0.6N·m的负载扰动,该控制方法的最大转速波动为21r/min,比PI控制方法的转速波动减小了3.4%。仿真和实验结果表明,基于扰动观测器的电流环自适应控制方法提高了永磁同步电机转速伺服系统的鲁棒性和动态响应性能,同时可有效抑制滑模控制系统的抖振。     

混合煤气管道多变量系统自抗扰解耦控制

针对煤气混合蝶阀串联系统具有强耦合、不确定性、干扰因素多、非线性等特点,应用自抗扰控制（ADRC）静态解耦和扩张状态观测器（ESO）动态解耦技术,给出一种适用于煤气混合蝶阀串联系统的ADRC解耦设计方案。为提高系统的响应速度,减少计算量,控制系统去掉跟踪微分器（TD）,并且ESO和NF（非线性反馈）采用线性函数的ADRC。仿真结果表明,该控制方案不仅解耦效果优良,而且具有较好的跟踪性能和抗扰动能力。     

Robust current control-based generalized predictive control with sliding mode disturbance compensation for PMSM drives

This paper addresses the current control of permanent magnet synchronous motor (PMSM) for electric drives with model uncertainties and disturbances. A generalized predictive current control method combined with sliding mode disturbance compensation is proposed to satisfy the requirement of fast response and strong robustness. Firstly, according to the generalized predictive control (GPC) theory based on the continuous time model, a predictive current control method is presented without considering the disturbance, which is convenient to be realized in the digital controller. In fact, it's difficult to derive the exact motor model and parameters in the practical system. Thus, a sliding mode disturbance compensation controller is studied to improve the adaptiveness and robustness of the control system. The designed controller attempts to combine the merits of both predictive control and sliding mode control, meanwhile, the controller parameters are easy to be adjusted. Lastly, the proposed controller is tested on an interior PMSM by simulation and experiment, and the results indicate that it has good performance in both current tracking and disturbance rejection.     

考虑非线性特性的电控助力制动系统多闭环压力控制策略

针对电控助力制动系统(Electro-booster brake system, Ebooster)主动制动时面临的液压系统时变特性扰动、传动机构动静态摩擦阻碍以及底层伺服电机电磁特性耦合等诸多非线性难题,提出一种考虑非线性特性的压力—位置—电流多闭环压力控制策略。分析Ebooster主动制动工作原理并建立面向控制器设计的等效简化模型;基于自抗扰理论设计压力环控制器,补偿了液压系统时变特性扰动;采用鲁棒滑模变结构设计位置环控制器,考虑传动机构动静态摩擦阻碍和系统未建模扰动;通过李雅普诺夫稳定性理论设计电流环控制器,解决永磁同步电机双轴电流耦合问题。基于d SPCAE设备搭建了硬件在环台架进行算法测试验证。结果表明,提出的多闭环压力控制策略能够控制Ebooster实现主动制动功能,压力跟随的稳态误差在0.2 MPa之内,同时在多种压力跟随工况下表现出良好的控制效果。研究成果为机-电-液耦合的线控制动系统进行制动压力控制时面临的多种非线性扰动问题,提供了一种良好的解决思路。     

RBF神经网络滑模变结构控制在并联机器人中的应用

并联机器人系统结构复杂,具有强耦合、非线性等特点。滑模变结构控制对参数不确定性和外部扰动具有强鲁棒性,不需要被控对象精确数学模型且基于该方法的控制器设计过程是自然解耦过程,适用于并联机器人控制,但是滑模控制普遍存在抖振问题。鉴于此,该文提出RBF神经网络与滑模控制相结合的控制方法,利用RBF神经网络对滑模控制器切换项的增益进行调节,可以有效地降低滑模控制的抖振,获得较好的控制效果。仿真结果表明,该控制方法跟踪性能好,系统误差小,具有较强的鲁棒性,可以满足并联机器人的控制要求。     

额定风速以上永磁同步风力发电系统的自适应控制

由于受到机械负载和电气负荷限制,风力发电系统在额定风速以上时必须运行在恒功率状态,考虑到风机本身固有的非线性特性,以及大风速下外界干扰对风机系统参数的影响,设计了风力发电系统的自适应控制器.采用永磁电机转子磁场矢量控制原理,实现了发电机系统解耦控制和恒功率控制.理论分析和仿真结果表明,所设计的控制器可以保证在额定风速以上变化,系统参数不确定的情况下,仍能使永磁同步风力发电系统安全可靠运行并获取最大风能的目的.     

自抗扰控制技术在风电变桨控制系统中的应用

研究了自抗扰控制技术在风力发电变桨距控制系统中的应用。首先介绍了风力发电机组的机理模型,然后介绍了自抗扰控制的基本原理。最后,设计了自抗扰控制器,并介绍了其参数整定方法,并应用在了风力发电的变桨距控制系统中。仿真结果表明这种方法可以有效抑制随机风扰动下电机转速偏差,实现恒功率控制。     

四旋翼飞行器的自适应鲁棒滑模控制器设计

针对四旋翼欠驱动系统的姿态控制问题,提出一种自适应鲁棒滑模控制方法。对四旋翼系统实现了双环控制,内环为姿态控制,外环为位置控制。根据牛顿-欧拉方程建立了四旋翼系统的动力学模型,针对系统中的外部扰动和参数摄动等不确定性因素,设计了基于Lyapunov稳定控制算法,内环使用自适应鲁棒滑模控制;外环使用鲁棒控制。仿真和实验表明所提控制策略对外界扰动和模型的不确定性具有较强的鲁棒性。     

四旋翼不确定干扰前馈补偿与反步滑模姿态控制

针对四旋翼控制中由外部不确定干扰和系统参数不确定引起的具有时变特性的不确定界干扰问题,设计一种不确定干扰前馈补偿的反步滑模姿态抗干扰控制方法。采用牛顿欧拉方法建立带不确定干扰的四旋翼6自由度动力学模型,然后采用非线性干扰观测器对姿态系统中的不确定干扰进行观测估计,进而基于不确定干扰估计量的前馈补偿设计反步滑模控制器,最后通过Lyapunov理论验证了系统的稳定性。仿真结果表明,所设计的控制器可以有效解决外部干扰和系统参数不确定导致的系统高阶不确定性问题,实现不确定干扰下的四旋翼鲁棒控制,同时改善传统滑模中控制输入不连续的情况。通过仿真与抗干扰飞行实验验证了所设计的控制策略在应对快时变特性干扰时具有较好的鲁棒性。