带式输送机永磁驱动系统自抗扰同步控制策略

针对带式输送机永磁驱动系统采用PID控制器进行控制时电机的控制性能差和采用多电机驱动时电机间转速不同步、稳定性差等问题,提出了带式输送机多永磁电机驱动系统自抗扰同步控制策略。基于自抗扰控制(ADRC)技术设计了2种调速控制策略,并搭建仿真模型进行了对比试验;随后结合模糊PID控制技术对传统偏差耦合控制进行结构改进,并以矿用带式输送机多永磁电机驱动系统为控制对象,开展基于主从、传统偏差耦合和改进型偏差耦合同步控制结构的仿真。结果表明,基于二阶ADRC和改进型偏差耦合控制结构的带式输送机多永磁电机驱动系统同步控制策略具有更好的抗干扰能力、控制精度和同步性,有利于带式输送机平稳高效的安全运行。     

柔性弹链输弹机双电机同步控制结构研究

航炮在补弹过程中,柔性弹链上的负载处于实时变化状态,易产生负载突变,导致两电机之间存在转速差,转速差的累积造成弹链变形、卡滞。采用传统型偏差耦合控制结构不能对双电机系统的跟踪性能和同步性能进行解耦合调节,因此设计了一种新型双电机偏差耦合控制结构,引入新型的速度补偿器,加入解耦合参数,实现跟踪性能和同步性能的解耦调节,提高双电机系统在负载扰动情况下的跟踪性能和同步性能。在Simulink中进行仿真,验证改进型偏差耦合控制结构的合理性。     

改进型偏差耦合多电机转速同步控制

传统偏差耦合多电机同步控制系统中,系统的跟踪性能与同步性能相互耦合,难以兼顾。此外,在多电机系统起动阶段,传统偏差耦合控制结构跟踪误差补偿量较大,在输出限幅的作用下,各台电机电流环输入参考转矩相等,而负载不均导致各台电机加速度不等,致使转速同步误差增大。针对以上问题,该文首先运用线性系统校正原理设计了改进型偏差耦合控制结构,实现了系统的同步性能与跟踪性能的解耦调节;并在转速环部分增加了输出选择器,设计了输出选择函数,将跟踪误差补偿量按一定比例减小至限幅值以下,使得同步误差补偿量的作用更加突出,在多电机系统起动阶段减小了系统同步误差。最后在3台永磁电机平台上进行了仿真和实验,结果验证了该文所提改进型偏差耦合控制结构的有效性和可行性。     

基于变结构自抗扰的永磁电动机速度控制系统

在永磁同步电动机双闭环速度控制系统中,提出了一种新型永磁同步电动机变结构自抗扰控制速度控制方案。在速度环设计了二阶变结构自抗扰控制器,在保持典型自抗扰控制器特点的同时,系统的自抗扰参数得以平滑的过渡。经过仿真和实验验证,改进的变结构自抗扰速度控制系统具有响应速度快、超调小和稳态误差小等优点,对转动惯量、负载及系统内部参数变化具有很强的抗扰动能力,提高了永磁同步电动机变频调速系统的动静态性能和鲁棒性。     

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。     

基于模型补偿的逆变器交流电压自抗扰控制

三相逆变器系统是一个非线性、强耦合、负载扰动剧烈的系统,传统基于PI调节器的双环控制效果不尽人意。自抗扰控制(ADRC)将上述影响系统控制的不利因素视为总扰动,予以估计和动态补偿,然后施以合适误差反馈律,以获取理想的控制性能。针对三相逆变器交流电压控制问题,考虑到工程实用性,以交流电压及其一阶导数为状态变量设计二阶线性自抗扰控制器,并结合被控对象LC滤波器电感电流可测的特点,引入模型补偿项,以降低扩张状态观测器扰动观测压力,进一步提高自抗扰控制系统的跟踪精度。对传统自抗扰控制、模型补偿自抗扰控制和电压电流双环PI控制进行了对比实验,结果证明了所提策略在跟踪性能及抗扰性能方面的优势。     

长距离带式输送机电机自抗扰变速节能控制策略

针对恒速运行模式下长距离带式输送机运输系统长期处于“大马拉小车”状态以及多驱动电机控制结构复杂、速度同步性能差等问题,提出电机集群单元化控制和基于自抗扰控制的变速节能控制策略。在电机集群单元化控制结构下进行了并行、偏差耦合控制性能对比试验。建立长距离带式输送机功耗模型,根据提出的变速节能控制策略,基于PI和自抗扰控制搭建仿真模型并进行性能对比分析。结果表明,在变速节能控制策略中,自抗扰控制比PI控制精度高、抗干扰性好。     

适用于非理想条件下的自适应自抗扰锁相环技术

为解决传统三相同步锁相环在电网电压波动时无法精确锁相的问题,本文通过引入二阶线性自抗扰控制技术代替传统PI控制,并利用其扩张状态观测器对各状态变量进行估计和补偿实现锁相.基于二阶广义积分器的移相特性提出一种快速计算正序电压幅值的算法,并以此为基础设计一种可以根据电压跌落深度自适应调节参数的自抗扰锁相环结构.仿真和实验表明,所提出的锁相环结构可以有效提高锁相环的动态性能,且能在非理想的工况下为逆变器并网发电提供可靠的基准信号.     

风电并网逆变器的双闭环自抗扰控制策略研究

为提高风电并网逆变器在同步旋转坐标系下dq轴电流的解耦效果及电网故障下母线电压的抗扰性能,提出一种新线性自抗扰控制(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)的双闭环结构。根据风电并网逆变器的数学模型,得到传统的基于PI控制的电压电流双闭环系统,分析电流内环控制在电流解耦中存在的局限性。将LADRC技术用于内环以削弱dq轴电流间的耦合,外环应用LADRC技术提高系统的抗扰性能。通过仿真对所提出的新型双闭环结构的控制性能进行验证,结果表明该控制结构在解耦效果、抗扰性能等方面均优于传统的PI双闭环结构。对大型风电机组并网的稳定性控制具有实际意义。     

输电线路障碍物清理机器人刀具系统自抗扰控制

高压强电磁环境下，输电线路障碍物清理机器人携带刀具系统进行清理作业时，为保证清障切割作业的平稳，必须对刀具系统进行转速控制；刀具系统在清障切割作业时存在参数摄动，且承受着负载转矩扰动，传统控制方法难以满足刀具控制系统的性能要求。针对以上问题，提出具有线性特性的输电线路障碍物清理机器人刀具系统自抗扰控制策略。根据刀具系统的二阶状态方程，设计清理机器人刀具系统的线性扩张状态观测器和线性自抗扰控制律。在验证刀具闭环控制器的稳定性后，进行仿真实验和物理实验，实验结果表明：刀具系统线性自抗扰控制策略具有良好的控制性能，可适应系统的参数摄动，并有效抑制切割作业时存在的转矩扰动。     

多轴同步系统模糊补偿虚拟主轴偏差耦合控制

在多轴同步系统中，同步控制的目标包括降低同步误差，减小跟踪误差。针对普通偏差耦合控制在实际应用中的问题，对其结构进行改进。该结构通过引入虚拟主轴，虚拟主轴在参考各轴反馈转速的同时，同步完成各轴转速给定补偿，优化了同步控制性能，简化了转速补偿结构。然后，通过结合模糊补偿，可自适应修正控制参数。最后，通过机构运动进行了试验验证，试验结果表明该控制方法相对传统偏差耦合控制结构，在简化系统结构的同时，可进一步提高同步控制性能，在存在负载扰动的运行工况下，可有效降低跟踪误差。该方法也为相关领域的同步控制提供了参考。     

MMC-HVDC的二阶线性自抗扰控制策略

基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)技术已得到广泛运用,但传统基于dq同步旋转坐标系的双闭环PI控制中电流内环需要依赖系统数学模型进行前馈解耦补偿,并且一阶非线性自抗扰控制器设计参数过多、整定困难。针对上述问题,提出了MMC-HVDC的二阶线性自抗扰控制策略。设计了MMCHVDC的双闭环二阶线性自抗扰控制器,实现了有功和无功功率的完全解耦控制,所设计控制器还具有响应速度快、抗扰能力强以及不依赖被控对象数学模型等优点;为了降低桥臂子模块的开关次数,改进了子模块电容电压平衡控制算法;在PSCAD/EMTDC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控制器具有良好的控制性能和电容电压平衡控制算法的有效性。     

基于自抗扰控制技术的多电机同步控制

对采用偏差耦合控制策略的永磁同步电机多电机同步控制进行仿真研究。引入自抗扰控制技术实现电机控制,各同步控制器的输出补偿负载转矩。考虑到电机实际运行中参数随温度发生变化,为进一步提高转速同步控制性能,采用模型参考自适应算法对电机参数进行在线辨识,结果用于在线修正自抗扰控制器结构参数。从理论上分析了扰动引起的误差收敛情况,仿真结果验证了整体方案的可行性,可以实现4台永磁同步电机的转速同步控制。     

基于自抗扰控制器的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中转矩和磁链脉动较大以及转速超调的缺点,文中提出了一种基于自抗扰控制器的直接转矩控制策略。对于传统的PI控制策略中的磁链环、转矩环以及转速环不能满足控制系统非线性的需求,所提出的控制策略中非线性的自抗扰控制器满足了系统的非线性需求,提高了控制系统的动态响应能力。该策略中使用自抗扰控制器取代了传统PI控制结构,设计磁链、转矩和转速自抗扰控制器。通过搭建半实物仿真平台,进行实验验证文中控制策略的有效性。实验结果表明所提出的控制策略与传统的直接转矩控制相比较,文中提到的控制策略可以有效降低转矩和磁链的波动并提高系统的稳定性,降低了转速超调,改善了系统的动态性能。     

基于滑模自抗扰的永磁同步电机电流环控制方法研究

为了提高永磁同步电机控制系统的稳定性，针对滑模控制存在的抖振现象以及系统运行时的扰动问题，给出了一种基于线性滑模自抗扰控制的电流控制器，所谓线性滑模自抗扰控制就是滑模控制与自抗扰控制的结合，其核心为扩张状态观测器，扩张状态观测器可观测系统的状态及扰动并对扰动进行补偿，能有效抑制系统扰动、提高系统的动、静态性能。搭建永磁同步电机滑模自抗扰矢量控制仿真模型，仿真结果表明，与传统滑模控制相比，该方法提高了永磁同步电机控制系统的稳定性，削弱了系统抖振，改善了系统扰动问题。     

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。     

永磁同步电机的神经网络逆动态解耦控制

永磁同步电机是一个非线性、强耦合系统，应用神经网络逆系统方法对永磁同步电机进行动态解耦控制研究。通过对永磁同步电机的数学模型可逆性分析，得出解析逆系统，由解析逆系统与永磁同步电机原系统复合成两个伪线性子系统来构造神经网络逆系统，使永磁同步电机动态解耦成二阶线性转速子系统和一阶线性磁链子系统，并采用鲁棒伺服控制器对伪线性子系统进行线性闭环控制器的设计，实现永磁同步电机转速和定子磁链的动态解耦，仿真表明系统具有良好的动静态性能。     

基于自抗扰控制器的无刷直流电动机速度控制

无刷直流电动机作为一个多变量强耦合非线性系统,采用经典PID控制难以得到满意的控制效果.采用自抗扰控制器来提高无刷直流电动机控制系统的动态性能和鲁棒性,自抗扰控制器设计过程中不需要对象模型结构和参数的精确信息.实验比较了PI控制器和自抗扰控制器的控制效果,结果表明自抗扰控制器(ADRC)对外部扰动和电动机参数的变化具有较强的鲁棒性.