双级矩阵变换器的自抗扰闭环控制

自抗扰控制是一种基于过程误差来减小误差的非线性鲁棒控制技术,适用于不确定性系统的控制.针对双级矩阵变换器(TSMC)系统的非线性强耦合特点,将自抗扰控制技术应用于TSMC的闭环控制中,建立了dq坐标系上TSMC的数学模型.根据模型的耦合、不确定性,引入自抗扰控制器,对系统内外扰进行观测和补偿.文中分析了自抗扰控制器ADRC各环节的功能原理、设计方法及参数整定规律.仿真结果表明,基于ADRC的闭环控制可保证TSMC系统在各种扰动下具有良好的动静态性能,验证了该控制策略的优越性.     

基于自抗扰控制的PMSM直接转矩控制研究

针对传统的永磁同步电机(PMSM)空间矢量调制-直接转矩控制(SVM-DTC)存在转矩脉动大以及PID参数整定繁琐等缺点,介绍了一种基于自抗扰控制(ADRC)的PMSM直接转矩控制方法。通过设计ADRC控制器,对电机运行过程中的扰动进行观测和补偿,提高了电机转速的控制精度,降低了转矩脉动。仿真和实验结果验证了方法的可行性和有效性。     

基于串级自抗扰控制的永磁同步电机位置伺服系统研究

针对永磁同步电机存在的非线性、强耦合、不确定性等问题,把自抗扰控制(ADRC)方法引入永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统中。原串级结构不变,转速位置环改进为两个一阶自抗扰控制器级联,ADRC解决了系统响应速度和超调之间的矛盾,提高了系统鲁棒性及控制精度;控制器级联较好地解决了PMSM非线性系统的不确定性、耦合性及干扰抑制问题。仿真结果表明,与经典PID控制的伺服系统相比,该系统具有响应速度快、无超调、控制精度高的特点,对负载及系统内部参数变化具有良好的动态性能及很强的鲁棒性。     

基于自抗扰控制技术的电压源变流器电流解耦控制方法

随着大量的可再生能源接入电网,电压型并网逆变器得到广泛应用,针对虚拟同步发电机并网逆变器在同步旋转坐标系下d、q轴电流分量存在耦合这一问题,提出了一种基于自抗扰控制技术(active disturbance rejection control,ADRC)的电流解耦控制策略。该方法将d、q轴间的电流耦合和电感参数变化引起的误差看成是系统的扰动,通过扩张状态观测器将该扰动估计出来,利用自抗绕控制器的前馈补偿消除误差,从而实现d、q轴电流的解耦控制,使得可再生能源更好地接入电网。把传统使用的比例-积分(proportional-integral,PI)调节器的前馈解耦方法与所提出的方法进行EMTDC/PSCAD仿真建模对比分析,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于改进型ADRC的永磁同步电机转子位置角控制方法

为了实现永磁同步电机(PMSM)转子位置角的快速、精确控制,提出一种基于改进型自抗扰控制技术(ADRC)的新型位置角控制策略。首先设计一个原点周围平滑性和连续性更好的新型非线性函数。基于该非线性函数设计了转子位置角控制系统的改进型扩张状态观测器(ESO)和改进型非线性误差反馈控制律(NLSEF)。改进型ESO用来观测位置角控制系统的内部状态和扩张状态,扩张状态由非线性因素、内部模型不确定性和外部扰动组成。改进型NLSEF用来抑制残余误差,提供最优位置控制律。最后对基于改进型ADRC的PMSM位置角控制系统进行了仿真分析和实验验证,结果表明在PMSM位置角控制中,改进型ADRC比传统控制策略具有更好的抗干扰能力和鲁棒性。     

二阶自抗扰控制器在三电机同步系统中的应用

分析了三电机同步控制系统数学模型,结合自抗扰控制理论特点,提出了一种新的基于二阶自抗扰控制器(ADRC)的三电机同步系统控制方案。设计了三个二阶ADRC分别对速度控制回路和两张力控制回路进行控制,实现了系统速度和张力之间的动态解耦。在二阶ADRC中,扩张状态观测器将系统模型内扰、外扰以及速度张力之间的耦合影响统一视为系统总扰动,对系统总扰动进行实时观测和补偿。结合西门子S7?300 PLC构建了实验平台,进行了解耦特性、跟踪性能和抗负载扰动能力测试实验。结果表明:二阶ADRC控制器不仅实现了三电机同步系统中速度和张力的解耦控制,还提高了系统的抗干扰能力,使系统具有较强的鲁棒性。     

钢球磨煤机制粉系统自抗扰解耦控制

针对钢球磨煤机(球磨机)制粉系统控制过程中存在的多变量、强耦合、非线性和时变性等特性,提出了自抗扰控制器(ADRC)解耦控制方案,将多变量球磨机制粉系统作为多个单变量回路系统,对每个单变量回路系统设计自抗扰控制器,建立ADRC球磨机制粉控制系统;将各变量间的耦合作为各单变量回路系统的外部扰动,由扩张状态观测器(ESO)进行估计,并在前馈通道中进行补偿,以对各耦合变量进行解耦.仿真试验结果表明,与常规球磨机PID解耦控制相比,球磨机自抗扰解耦控制系统具有适应性、抗扰性和解耦能力强的良好控制品质.     

无轴承异步电机的自抗扰控制策略

针对无轴承异步电机(BLIM)的逆系统解耦控制性能受负载和参数变化影响的问题,在转子磁链定向逆系统解耦控制的基础上,采用自抗扰控制器(ADRC)替换经典的PID控制器,将BLIM模型中的交叉耦合项、本体参数变化和负载视为"扰动",统一用ADRC的扩张状态观测器(ESO)估测,非线性状态误差反馈控制器(NLSEF)进行补偿。仿真结果表明:采用了ADRC,系统具有较好的动态解耦控制性能;同时,对电机参数和负载变化具有更好的鲁棒性。     

基于改进PSO的LLC谐振变换器自抗扰控制优化

针对传统比例积分微分(PID)控制LLC谐振变换器存在抗干扰能力差、动态性能不佳等问题,提出采用改进粒子群算法优化(PSO)自抗扰控制(ADRC)模型参数,达到优化LLC谐振变换器控制目的。为解耦自抗扰系统参数,对LLC谐振变换器进行小信号建模,将拟建ADRC模型视为二自由度系统,利用PID与ADRC传递函数存在的等效关系,使用频域法获得ADRC模型参数初始值。针对传统粒子易在全局最优位置周边产生振荡现象,采用线性递减惯性权重(LDIW)的粒子群在扩展范围内对ADRC模型参数进行优选重组,提升整定效度。实验证明优化后LLC谐振变换器ADRC动态性能明显改善。启动时电压到达标值减少5 ms,负载突变时电压恢复稳态减少2 ms。     

基于自抗扰控制器的交流位置伺服系统

提出一种新颖的基于自抗扰控制器(ADRC)的永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统。外环由AD-RC实现位置环调节器,内环由PI调节器实现电流闭环,共同组成新颖的位置伺服系统控制器。ADRC由跟踪微分器(TD)、扩张状态观测器(ESO)和非线性状态误差反馈率(NLSEF)组成。TD通过为目标信号安排合适的过渡过程克服了系统响应中快速性和超调之间的矛盾;ESO精确观测系统的扰动并把扰动作用补偿到ADRC的输出中,提高系统的抗扰动能力;NLSEF实现非线性调节器以提高系统的控制精度。仿真和实验结果表明,该位置伺服系统具有高控制精度、快速响应无超调、强鲁棒性的特点。     

基于PI观测器的永磁同步电机自抗扰电流解耦控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)电流环的电流解耦效果,提出一种基于PI观测器(PIO)的自抗扰电流解耦方法。该方法将PIO和扩张状态观测器相结合,实时准确地估计系统中的扰动,并将观测出的扰动量作为补偿值反馈到输入端,从而实现d、q轴间电流解耦、抑制扰动。对改进前后自抗扰控制器(ADRC)的扰动跟踪性能,闭环控制系统的抗扰性及稳定性做了理论分析。仿真和试验结果表明,引入PIO后,ADRC的扰动观测能力和电流解耦效果得到了提高,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于自抗扰控制技术的PMSM-DTC控制

针对传统的永磁同步电机直接转矩控制(DTC)系统抗干扰性差、开关频率不稳定以及磁链脉动大的问题,在基于开关表的直接转矩控制方法上进行改进,引进空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)和自抗扰控制技术(ADRC)。仿真结果显示:加入了自抗扰控制器以及空间电压矢量脉宽调制技术的永磁同步电机直接转矩控制系统转矩脉动明显减小,系统抗干扰性增强,开关频率更加稳定。     

永磁交流伺服自抗扰直接转矩控制

设计了一种基于自抗扰控制器的永磁同步电动机直接转矩控制系统.该系统将不确定性负载扰动(外扰)和系统参数变化(内扰)视为一个综合扰动项,然后利用自抗扰控制器(ADRC)对综合扰动项进行观测和补偿.仿真结果证明,该系统不仅有效地抑制了不确定负载扰动的影响,同时对系统内部参数如电机转动惯量等摄动也具有较强的鲁棒性.该系统相比PI控制具有动态控制性能优越、抗扰能力强、控制精度高等特点.     

自抗扰控制在永磁同步电机无速度传感器调速系统的应用

在永磁同步电机(PMSM)无速度传感器调速系统中,为解决负载扰动时控制性能变差的问题,提出用自抗扰控制技术的PMSM控制方案,将负载扰动归为未知扰动,用自抗扰控制(ADRC)来进行估计、补偿和控制.另外,为实现无速度传感器运行,利用ADRC中的扩张状态观测器(ESO)对扰动的估计值进行转速的辨识.仿真表明采用自抗扰控制方法不仅能够提高系统的响应速度,减小稳态误差,并且超调很小,能有效的抑制负载扰动带来的影响,而且ESO估计出来的转速精度高,对电机参数变化不敏感,鲁棒性好.     

基于改进自抗扰的永磁同步电机位置伺服系统

为了提高系统对未知扰动和参数变化的鲁棒性,将自抗扰控制(ADRC)策略引入到永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统中,并对ADRC策略进行改进,使系统满足高性能伺服控制要求。通过对ADRC中扩张状态观测器(ESO)结构的改进,提高观测器对扰动的观测速度。同时,针对ADRC中使用的转动惯量与实际惯量间存在误差,会影响速度ADRC控制器中控制增益的选取,采用在线惯量辨识方法,实时调节控制器参数。综合以上2点改进措施,分别设计转速环、位置环改进ADRC控制器,从根本上提高系统的动态性能和抗扰动能力。最后,通过仿真验证改进ADRC策略在PMSM位置伺服系统中的有效性。     

基于ADRC的BIM控制系统研究

针对无轴承异步电机的优点及其广阔的应用前景,将自抗扰控制技术应用到无轴承异步电机系统中,建立了基于ADRC的BIM控制系统。通过转子磁链辨识设计、无速度传感器设计及ADRC控制器设计,采用自抗扰控制器代替了传统的PID调节器。仿真结果表明,系统的动态性能好,超调量小,抗干扰能力强。     

基于非线性ESO的风电并网逆变器改进自抗扰控制

针对永磁直驱风电系统并网逆变器中传统双闭环PI控制策略抗扰性能和控制精度不足的问题,提出一种基于非线性扩张状态观测器(NLESO)的改进型自抗扰控制(ADRC)技术用以提高直流母线电压的控制性能.通过将线性扩张状态观测器(LESO)中的误差增益矩阵变为随时间变化的非线性函数对传统LADRC进行了改进,提高了LESO的动...     

PMSM比例谐振自抗扰电流谐波抑制方法

基于扩展状态观测器的永磁同步电机转子位置和速度估算中,由于死区效应、电气元件误差、逆变器非线性因素会产生大量的电流谐波,影响位置和速度估计精度。本文提出一种基于比例谐振与自抗扰控制的PR-ADRC电流环控制策略,可以有效抑制dq坐标系下6次电流谐波,从而降低静止坐标系下5、7次谐波含量。基于MATLAB和HiGale平台对提出方法进行仿真和实验验证,结果表明改进后的电流环降低了三相电流谐波,估算反电动势波形良好,转子位置和速度估算误差降低,无位置传感器控制系统控制精度得到提高。     

基于无传感器控制的内置式永磁同步电机系统自抗扰控制器适应性研究

为了提高无传感器控制的内置式永磁同步电机（IPMSM）暂态过程的响应能力和控制平稳性,引入自抗扰控制（ADRC）技术设计电流环,将交叉耦合项作为未知扰动进行观测,以提高控制精度,减少电流的振荡量与超调量;采用线性扩张观测器(LESO)技术提取位置信息,与滑模观测器相比,系统抖振小,具有更高的控制效率和稳定性。对比基于PI电流环无传感器控制系统的收敛速度及跟踪平滑性的仿真和试验结果表明,采用自抗扰控制技术设计的电流环无传感器控制系统适应性更好,电流谐波小,能够实现平滑跟踪。     

应用自抗扰控制器的双级矩阵变换器闭环控制

对双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,TSMC)输出电压产生影响的扰动因素很多,而闭环控制是抑制多种扰动的有效方法。TSMC是一非线性、多变量、强耦合的系统,其精确的数学模型难以建立,采用基于对象模型的控制律难以得到好的控制效果。该文提出了一种基于自抗扰控制技术的TSMC闭环控制策略,利用自抗扰控制器(auto disturbances rejection control,ADRC)的非线性鲁棒控制技术实现TSMC这种不确定性系统的控制。该文建立了TSMC逆变级电路的数学模型,把系统模型中的耦合项、不确定项都看作是系统的模型内扰,将输入电压、负载变化等扰动看成不确定外扰,利用ADRC对内外综合扰动进行观测,并对其进行补偿。仿真结果表明,在相同的非理想运行条件和扰动情况下,ADRC展现出比经典PI控制器更优异的动静态性能,可以满足TSMC系统高性能的控制要求。