直驱XY平台伺服系统预测鲁棒轮廓跟踪控制

针对直驱XY平台中存在的系统延迟、系统参数变化、负载扰动等不确定性以及双轴之间的耦合问题,依据模型预测控制、扰动观测及解耦控制理论,设计了一种模型预测控制器(MPC)、扰动观测器(DOB)和交叉耦合控制器(CCC)相结合的预测鲁棒跟踪控制系统。利用MPC作为前馈控制器,通过模型预测、滚动优化和反馈校正提高系统的跟踪性能。DOB能够抑制系统参数变化及外部负载扰动等不确定性因素对系统伺服性能的影响,提高系统的鲁棒性能。CCC能补偿两轴间的轮廓误差,解决双轴间的耦合问题。仿真实验结果表明,所设计的系统具有快速准确的跟踪性能和较强的鲁棒性能。所提出的控制方案能够有效地减小系统的轮廓误差,进而提高了XY平台的轮廓加工精确度。     

LCL并网逆变器滑模降阶复合控制策略

针对采用LCL型滤波器接入电网的三相逆变器的控制器设计问题,设计了一种新型多闭环架构滑模控制器(SMC).当控制网侧电流时,带LCL滤波的三相并网逆变器离散时间域模型为具有非最小相位零的三阶系统,故将传统多闭环控制器中的电流内环采用离散时间域SMC实现,从而使得逆变器输出电流较好地跟踪参考电流,并与电网电压解耦,使系统模型降阶为类似于带CL滤波器的电流源逆变器二阶模型,从而降低了外环线性控制器设计难度,此外还引入了虚拟电阻进行谐振抑制.使用并网逆变器样机进行了新控制方案的测试,实验与仿真结果验证了多闭环架构SMC的控制性能.     

基于模糊自适应PID控制的压水堆负荷跟踪

随着电网中核电装机比例的增加,核电机组必须要进行负荷跟踪。用压水堆堆芯的非线性模型,取代常用的局部线性化模型,并考虑了堆芯功率变化引起的物理和热工参数的变化,基于该模型设计了模糊自适应比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制器、模糊控制器、PID控制器3种方法跟踪堆芯功率,仿真及比较分析表明,模糊自适应PID控制器,不但具有良好的动态性能,还具有更高的稳态精度。以模糊自适应PID控制为例,对负荷跟踪过程中反应堆芯内的物理过程进行了分析,结果表明,温度效应和中毒效应的负反馈,会阻碍功率跟踪的进行。     

基于反馈线性化的TCSC非线性PID控制

非线性比例积分微分(PID)控制是一种利用非线性跟踪-微分器和非线性组合的方法对线性PID控制器进行改进的新型控制策略,它具有不依赖于被控系统模型的特点,对系统工作点和网络结构的变化具有良好的鲁棒性,而且结构简单、易于实现。在反馈线性化的基础上,将非线性PID理论应用到可控串补(TCSC)的控制器设计中。仿真结果表明:设计的控制器较常规控制器对系统运行具有更好的适应性和鲁棒性。     

考虑饱和的PMSM速度调节的混杂MPC设计

为了解决含电压和电流饱和约束的永磁同步电机(PMSM)的速度调节问题,根据混杂系统的理论,在建立模型和控制器设计的过程中,将电压和电流饱和非线性问题作为约束条件考虑到控制器的设计中.采用混杂系统描述语言建立了混合逻辑动态模型,设计了混杂模型预测控制器(MPC)实现电机速度的最优调节,实现了控制器的系统化设计.为了降低计算复杂度和在线计算时间,利用多参数规划方法将混杂MPC转换成与其等价的离线形式.实验验证:与线性二次型调节器相比,混杂MPC没有超调,而且计算复杂度能够满足小采样时间系统的实时控制.     

模块化多电平变换器的新型滑模控制器设计

为了提升模块化多电平变换器(MMC)应用性能,设计了一种MMC的新型滑模控制器(SMC).通过对系统动态的建模分析,得到了系统控制参数之间的关联性及其适用条件,从而指导了SMC的设计.与传统比例积分(PI)控制器相比,SMC应用于MMC时可提供相当的稳态性能,但动态响应更快,同时不会影响计算量,且对系统模型的精确性无要求.基于PSCAD/EMTDC软件进行了所提出控制策略的仿真,同时利用实验室原理样机进行了实验,仿真和实验结果均验证了新型SMC应用于MMC的性能.     

非线性PID控制器在超导磁储能装置中的应用

基于非线性比例积分微分PID(Proportional Integration Differential)控制器在设计上具有不依赖于被控系统数学模型的特点,设计了用于电力系统的超导磁储能装置SMES(Superconducting Magnetic Energy Storage)的非线性PID控制器。概述了非线性PID控制器利用“跟踪-微分器”非线性结构产生控制所需的比例、积分、微分信号的原理。介绍了含SMES的电力系统模型及非线性PID控制器的设计。数字仿真结果验证了所设计的控制器是可行的,同时表明该控制器结构简单、易实现。     

基于终端滑模控制的燃料电池进气管理

适当的进气可改善燃料电池的输出特性,但过量的进气可能导致质子交换膜损坏、氧匮乏和输出效率低等问题。进气系统过氧比值能反映气体供应的情况,是衡量燃料电池系统运行状况的重要参数。根据质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统建模分析过程,将负载电流作为外部扰动,并基于模型设计出比例-积分-微分(PID)控制器、传统滑模控制器(SMC)和非奇异终端滑模(NTSM)控制器。仿真结果表明：3种控制算法均能实现稳态跟踪,但两种滑模控制器的控制效果好于PID控制器,NTSM控制器的控制时间比PID控制器和SMC分别减少70.5%和48.5%。     

具有电枢反应非线性不确定性的直流电机速度鲁棒跟踪控制研究

该文针对电枢反应引起的非线性不确定性及具有参数变化和负载扰动的直流电机速度跟踪控制问题，构造了一个适当的增广被控对象，将其转化为一标准设计问题，设计了速度控制系统的鲁棒状态反馈控制器，进而利用二自由度鲁棒跟踪设计方法设计了速度鲁棒跟踪控制器。仿真研究结果表明，该文所设计的速度鲁棒跟踪控制系统，不仅对于电机的非线性不确定性有较好的控制效果，而且可以有效地抑制电机负载扰动的影响。     

低速自动驾驶横向跟踪控制研究

为了提高低速自动驾驶车辆在不同工况下横向跟踪控制的性能,设计了一款基于纯跟踪(PP)控制和模型预测控制(MPC)的联合控制器。当位姿偏差较大时,切换为PP控制;当位姿偏差较小且满足MPC约束时,切换为MPC;同时为了保证2种控制实现平滑的切换,设计了模式切换控制器。针对上述联合控制器进行了仿真对比分析与实车验证,结果表明：联合控制相较于MPC,跟踪的快速性、稳定性明显优化;与PP控制相比,控制的精度明显提高,且模式切换控制器的加入使切换过程的鲁棒性得到优化。