汽包水位线性自抗扰控制系统

针对汽包水位控制系统具有强干扰、非线性和时变等特性,提出一种线性自抗扰技术的控制方案。同时,提出用误差和控制量的变化量构成目标函数,依据实际系统对两者的要求,选择目标函数的加权因子,寻找优化问题最优解,从而将线性自抗扰控制器参数的整定问题变成优化问题。仿真结果表明:与传统PID控制相比,线性自抗扰控制在汽包水位控制系统中具有更好的控制效果,且系统具有更强的抗干扰能力;以实际系统中的控制量变化速率为约束条件,建立目标函数,整定控制器参数,由此设计的控制器更符合实际系统中控制量变化率在一定范围内的要求,控制器更具有实际意义。     

永磁直线同步电机的改进线性自抗扰控制

在永磁直线同步电机（PMLSM）的运动控制系统中,提出一种位置环的改进线性自抗扰控制（ILADRC）方法。相对于传统的线性自抗扰控制（LADRC）,ILADRC仅利用线性扩张状态观测器输出的位置估计信号,通过PD控制器计算初始控制量,避免了引入速度估计信号的滞后影响。对PMLSM运行过程中受到的总扰动通过线性扩张状态观测器进行实时估计,并在控制律中进行动态补偿。利用李雅普诺夫函数方法证明了闭环误差系统的渐近稳定性。通过系统辨识得到了PMLSM平台的传递函数模型,在MATLAB中进行了仿真分析,并搭建了基于dSPACE控制器的实验系统。实验结果表明,相比于PID和LADRC,ILADRC能够有效减小跟踪误差,降低超调,且具有更好的扰动抑制能力。     

直线电机的线性自抗扰控制

光刻机的工件台是高动态精密伺服运动平台,它要求在系统高速运动的同时,采用长行程直线电机宏动跟随音圈电机高精密微动的驱动方式,实现系统纳米级的精确定位及跟踪。为减小微动电机的运动范围和加速度,必须提高直线电机的跟踪精度。针对该系统的直线电机模型设计了一种线性自抗扰控制方法,该方法的控制器首先通过扩张状态观测器观测系统的动态变化,补偿系统中的各种扰动,再运用前馈对系统的跟踪误差进行补偿,减小系统的动态跟踪误差。在此复合控制方式下,控制器实现了自抗扰控制,前馈控制器很好的补偿了误差,从而提高了系统的抗干扰和跟踪性能。实验表明,该方法与传统的控制方法相比,改善了系统的动态性能和抗干扰能力。     

ALSTOM气化炉的线性自抗扰控制

气化炉是整体煤气化联合循环发电技术(IGCC)中关键的部分,其运行性能直接影响到整个IGCC的发电效率。因此,必须对气化炉进行有效的控制。ALSTOM气化炉具有强的非线性及大惯性,常规的控制方法难以满足运行条件下的各项控制指标。通过分析ALSTOM气化炉基准控制问题,将一阶线性自抗扰控制应用于该系统中,设计了两种控制方案。通过测试表明在满足各种约束条件的前提下,其控制性能指标均达到了基准测试所提出的各项要求,且实时解耦能力明显,结构简单,优于传统控制器。     

并联型有源电力滤波器的改进线性自抗扰控制

为了提高并联型有源电力滤波器对谐波电流的动态跟踪速度和抗扰动能力,本文从误差控制的基本原理出发,提出了一种改进型线性自抗扰控制器。该改进型线性自抗扰控制器通过引入新的误差作为线性扩张状态观测器中总扰动的调节依据,且在系统稳定的前提下,将该控制器应用于并联型有源电力滤波器的电流跟踪控制环节。推导了该改进型线性自抗扰控制器的数学模型,并利用频域分析法对改进型线性自抗扰控制器的控制性能进行了分析。最后,利用Matlab/Simulink仿真平台对在改进型线性自抗扰控制器控制下的并联型有源电力滤波器电流跟踪性能进行仿真验证,并与传统线性自抗扰控制器进行对比分析。结果表明,通过引入新的误差,提高了线性扩张状态观测器对总扰动的观测能力,使得该改进型线性自抗扰控制器优于传统的线性自抗扰控制器,具有良好的跟踪和抗扰动能力。     

结合有源阻尼的风电变流器改进线性自抗扰控制

为提高风电变流器网侧的稳定性,解决负载波动时变流器并网接口的谐波和谐振问题。提出了一种改进的有源阻尼线性自抗扰控制(ADLADRC)策略。首先建立LCL型变流器数学模型,分析传统三阶自抗扰控制器原理。在此基础上,为提高传统观测器的观测能力,设计了在观测器总扰动通道上串联滤波器的改进自抗扰控制,并引入有源阻尼与其结合完成改进ADLADRC控制策略设计。然后通过频域分析法对改进ADLADRC下变流器系统进行频率特性分析可知,改进ADLADRC控制具有更好的并网稳定性和谐波谐振抑制力。最后,通过仿真对比所提控制策略与传统LADRC、传统PI控制下的并网点电流波形。仿真结果显示稳态条件改进ADLADRC满载谐波率相比PI的2.89%降为0.39%和半载谐波率相比PI的7.64%降为0.60%,表明所提控制策略不仅有更好的并网稳定性,还有在负载波动时快速的动态响应和谐波抑制力。     

SHAPF的双闭环线性自抗扰控制

鉴于并联混合型有源电力滤波器(SHAPF)的动态性能要求,针对一种适用于现有中高压配电系统的三相SHAPF,在其状态空间模型的基础上,设计出一种基于线性自抗扰控制(LADRC)技术的双闭环控制系统。基于LADRC的控制系统能够估计出系统所有不确定因素和外部干扰等引起的总扰动并进行补偿,补偿性能良好,其算法简单,易于实现,具有一定的工程应用价值。仿真结果验证了基于LADRC的控制策略的有效性。     

基于SHAPF的重复线性自抗扰控制方法的研究

由无源滤波器和有源电力滤波器(APF)串联构成的并联型混合有源滤波器(SHAPF)适用于高压大容量的谐波补偿场合。针对扰动较敏感的广泛性负载,提出了一种重复线性自抗扰控制(LADRC)方法。LADRC方法不依赖于被控对象精确的数学模型,且具有很强的抗干扰能力,提高系统鲁棒性。采用重复控制对LADRC方法进行补偿,消除周期性稳态误差,提高系统的稳态精度。仿真和实验结果证明了重复LADRC方法在谐波抑制方面的正确性和有效性。     

基于滤波函数的风电并网逆变器改进线性自抗扰控制

针对风电系统中并网逆变器直流母线电压量测环节易受噪声污染等问题,文中将线性自抗扰控制与滤波器相结合,构造一种基于滤波函数的改进型线性自抗扰控制技术。首先构造了风电并网逆变器数学模型,并对传统线性自抗扰控制进行分析。为了提高线性自抗扰控制对高频噪声的抑制力,文中将滤波后的电压扩张成一个新的状态变量,利用线性扩张状态观测器估计滤波之后的电压值,并将其作为反馈。然后在考虑系统输出含有噪声的前提下,对改进型线性自抗扰控制进行频域特性分析,结果表明改进的控制策略具有更好的抑制噪声能力。最后通过风电系统并网逆变器仿真平台的搭建,验证了控制策略的可行性和有效性。     

风力发电机组变桨距线性自抗扰控制

利用线性自抗扰控制在处理系统内部摄动和外部扰动方面的优势,设计变桨距控制系统的线性自抗扰控制器,所设计的线性自抗扰控制器能够保证风电机组在额定风速以上的不同风速段均有较好的控制效果。将该方法应用于1台300 kW的变桨距风电机组进行仿真研究,仿真结果表明该方法在不同风速段均能够有效地缩短调节时间,减小系统超调量,且算法简单、调试容易。     

水轮机负荷频率控制系统的线性自抗扰整定

目前LADRC参数整定常采用带宽法,对非最小相位系统控制有一定局限。针对这一问题,利用广义自抗扰控制(GADRC)来整定LADRC参数。该方法借鉴常规ADRC带宽整定法的思路,利用模型信息,适用于所有线性系统的ADRC参数整定。为了克服得到的LADRC控制器阶数较高的问题,采用频域下的控制器降阶,得到低阶LADRC。所提整定方法不受控制器和观测器带宽配置的限制,便于工程实现。将该方法应用于有自平衡能力和无自平衡能力的水轮机负荷频率控制系统的设计,仿真结果表明,由GADRC整定LADRC可以获得较好的控制性能且系统抗干扰能力好,鲁棒性强。     

LCL型并网逆变器的线性自抗扰控制

为了对三相LCL型并网逆变器在d-q坐标系下的电流控制进行解耦和提高其鲁棒性以及抗干扰能力,提出了一种LCL型并网逆变器的线性自抗扰控制方法。首先,建立了在d-q同步旋转坐标系下三相LCL型并网逆变器的状态空间模型,利用被控对象的"相对阶数"设计了二阶线性自抗扰控制器(LADRC),对其进行控制并给出了LADRC的参数整定方法。仿真结果表明,此控制方案能实现d,q轴电流控制的解耦,抗干扰能力和鲁棒性强于传统比例-积分控制器。     

风电并网逆变器的改进型线性自抗扰控制

针对并网逆变器控制中传统电压电流双闭环控制策略抗扰能力不足的问题,构造线性自抗扰控制(LADRC)取代电压外环控制。为了提高线性扩张状态观测器(LESO)的观测精度,通过在LESO中引入直流母线电压微分与其观测值之间的误差项,对传统LADRC进行了改进。从频域分析上证明了改进型LADRC的跟踪性能和抗扰性能均优于传统LADRC。仿真结果表明,所提出的改进型LADRC可确保并网逆变器具有更好的稳态与暂态性能,特别是在电网电压跌落和负载突变方面具有优越性。     

基于改进二阶线性自抗扰技术的微网逆变器电压控制

微网逆变系统具有非线性、强耦合、负载扰动强、并/离网模式切换灵活等特性,传统电压电流双环控制难以取得满意的控制效果。自抗扰策略将影响系统控制的不确定因素视为总和扰动予以估计和补偿,可将复杂系统校正为积分串联型以获取期望的控制性能。文中引入更具工程应用价值的线性自抗扰控制(LADRC)技术,设计以输出电压及其微分为状态变量的二阶LADRC。考虑到扩张状态观测器(ESO)是影响LADRC控制性能的核心环节,在ESO中引入输出电压误差微分项,以提高ESO的扰动观测能力;在总和扰动作用通道增加一阶惯性环节,避免观测带宽增加而引入噪声。对LADRC及典型双闭环控制系统的频率响应特性进行分析可知,改进后的LADRC较双环控制及传统LADRC具有更好的抗扰性能。仿真和实验结果证明了所提策略的有效性。     

改进的线性自抗扰永磁同步电机转速控制器设计

基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection controller, LADRC)在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)转速、电流复合控制中无法应对q轴电流突变和参数整定存在缺陷,提出一种改进的自抗扰控制器。首先,分析常规LADRC在转速、电流复合控制的设计方法,并对其核心参数进行剖析。其次,基于常规LADRC用最速控制综合函数(fhan)代替比例微分(the proportion of differential, PD)进行控制律设计,提高系统控制性能并优化参数配置方式;同时基于该函数特性,设计电流外环控制器,利用电流偏差反馈算法对q轴电流进行限幅控制,避免电流冲击过大损伤硬件。通过搭建实验平台测试,实验结果显示改进的LADRC能有效应对q轴电流冲击,同时具有与传统LADRC相当的抗扰能力,并且对扰动的瞬态响应时间缩短20 ms,表明改进的LADRC具有更高的安全性能和良好的抗扰能力。     

基于自抗扰控制的交联电缆悬垂控制系统

交联悬垂控制系统是一个非线性、时变、强耦合多干扰的复杂控制系统,为提高悬垂控制系统的抗干扰能力和鲁棒性。提出一种基于自抗扰的悬垂控制策略。文中分别针对下牵引交流异步电机的速度环、电流环以及磁链还进行自抗扰控制器的设计,通过所设计的自抗扰控制器有效地提高了系统的悬垂控制精度。考虑到悬垂控制系统是一个非线性时延系统,时延的存在一定程度上降低了系统的控制性能。本文将史密斯预估技术引入到自抗扰控制器的设计中,设计了一种基于史密斯预估器的输出预估自抗扰控制器,有效地降低了时延的影响,提高了系统的鲁棒性和抗干扰性能。文中最后给出了仿真分析,仿真结果验证了所设计的复合控制器的有效性。     

基于线性自抗扰控制的永磁同步电机无传感器控制

针对永磁同步电机(PMSM)高频注入无感算法在估算电机角度时容易产生滞后而影响转速控制精度的问题,提出了一种基于线性自抗扰控制的永磁同步电机无传感器控制策略。通过使用简化的线性自抗扰控制算法,对永磁同步电机速度闭环进行优化控制,同时采用高频正弦电压注入的无传感器角度观测算法,获取电机转子的角度及转速信息。最后,通过仿真分析与实物试验,验证了该控制策略可以有效提高永磁同步电机转子角度与转速的估算精度,提升系统的控制效果,且具有较好的工程应用前景。     

汽包锅炉单元机组协调系统的线性自抗扰控制

在线性自抗扰控制技术基础上,引入解耦补偿器,提出汽包锅炉单元机组协调系统的新控制方案。该方案首先对单元机组设计解耦补偿器,进行一定程度解耦;再将其他通道耦合作为扰动,分别设计炉侧和机侧线性自抗扰控制器,进一步消除耦合的影响。由于线性自抗扰控制技术采用扩张状态观测器,可以对扩张状态（系统未建模动态摄动和未知扰动1进行在线实时估计,因此其设计的扰动补偿可以不依赖于模型达到快速消去扰动的效果。将该方法应用于一500MW汽包锅炉单元机组协调系统进行仿真研究,结果表明该方案可以实现良好的动静态解耦,有较强的鲁棒性和抗干扰能力,并且算法简单、调试容易。     

基于线性自抗扰控制的MMC环流抑制策略

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电MMC-HVDC(high voltage direct current based on modular multi-level converter)技术在世界上已获得广泛运用,但换流器桥臂环流的存在影响MMC的工作特性,成为制约其发展的关键因素。提出了一种新的MMC环流抑制策略:首先设计了基于二阶广义积分器的滤波器,快速、准确地提取桥臂环流中的2次谐波分量;其次设计了基于线性自抗扰控制的环流抑制控制器CCSC(circulating currentsuppressing controller)对所提取的2次谐波分量进行抑制,与现有的PI环流抑制控制器相比,无需依赖环流精确的数学模型,并且解决了采用自抗扰控制的环流抑制控制器参数过多、整定困难的问题。最后,在PSCAD/EMT-DC仿真平台中搭建了21电平MMC-HVDC的电磁暂态仿真模型,通过仿真验证了所设计环流抑制控制器的有效性。     

基于线性自抗扰控制的MMC环流抑制策略

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电MMC-HVDC(High Voltage Direct Current Based on Modular Multilevel Converter)技术在世界上已获得广泛运用,但换流器桥臂环流的存在影响了MMC的工作特性,成为制约其发展的关键因素。本文提出了一种新的MMC环流抑制策略:首先设计了基于二阶广义积分器的滤波器,快速、准确地提取桥臂环流中的2次谐波分量;其次设计了基于线性自抗扰控制的环流抑制控制器CCSC(Circulating Current Suppressing Controller)对所提取的2次谐波分量进行抑制,与现有的PI环流抑制控制器相比,无需依赖环流精确的数学模型,并且解决了采用自抗扰控制的环流抑制控制器参数过多、整定困难的问题。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建了21电平MMC-HVDC的电磁暂态仿真模型,通过仿真验证了所设计环流抑制控制器的有效性。