自抗扰控制在永磁直线电机控制中的应用

针对在工业中广泛应用的PID控制器的特点及存在的问题做了分析,并介绍了自抗扰控制技术的原理、结构、以及控制器的设计.对一个永磁直线电机在考虑将电机耦合视为内扰及外部摩擦干扰情况下的具体实例给出了采用自抗扰控制技术的仿真结果.同时对简化的电机模型也给出了采用PID调节的仿真结果.结合仿真结果可以看到自抗扰控制器的抗干扰性和鲁棒性都优于经典PID控制器.     

高超声速飞行器再入姿态改进自抗扰控制

针对高超声速飞行器在无动力再入过程中具有复杂非线性、控制通道间强耦合及气动参数不确定性,增加了控制器设计的困难.通过构造连续光滑扩张状态观测器及自抗扰解耦控制技术,设计了高超声速飞行器自抗扰姿态控制器.采用构造qin函数实现了连续光滑扩展状态观测器的设计,可避免自抗扰控制器应用过程中的高频颤振现象.通过自抗扰解耦控制技术设计了姿态角及姿态角速度联合控制器,无需基于奇异摄动理论分为内外环控制,解决了设计飞行器内外环控制器时需忽略内环对外环的耦合影响问题,并且解决了难于获取精确的飞行器被控模型及精确的气动参数、摄动界限等问题.仿真结果表明了改进方法的有效性.     

基于音圈电机的波动压力载荷控制研究

为开展波动载荷下滑动电接触摩擦动力学与电流传导机理研究,需在滑动电接触实验机上模拟弓网压力载荷波动,为此设计了基于音圈电机的动态压力伺服控制器.在建立波动载荷伺服系统数学模型基础上,设计了基于音圈电机的改进自抗扰控制方案,给出了改进自抗扰控制器的具体设计方法,并通过与模糊RBF网络相结合,实现参数自整定.针对传统自抗扰控制、PID控制与改进型自抗扰控制进行了仿真对比分析,并对改进型自抗扰控制进行了实验测试.仿真以及实验研究表明,该控制策略具有良好的控制性能以及鲁棒性能,满足实验系统要求.     

电动汽车电子差速控制技术研究综述

首先, 阐述电动汽车(Electric vehicle, EV)驱动系统的布置结构以及差速控制的原理和优缺点, 并介绍用于电子差速控制(Electronic differential control, EDC)的Acekermann转向模型和3自由度整车动力学模型, 进而剖析非线性扰动和整车模型的设计理念; 其次, 重点综述电动汽车分布式驱动结构的电子差速控制策略、多机抗扰控制及优化算法的相关研究成果, 并从成果走向、局限性及可能的发展空间分析其发展态势; 最后, 从整车模型、控制策略、抗扰算法和效果验证等四个方面, 总结电动汽车电子差速控制技术的现状, 并展望未来发展可能.     

无刷双馈电机自抗扰控制方法

针对无刷双馈电机非线性强耦合特性, 提出一种实现其高性能控制的自抗扰控制方法. 在控制电机同步坐标系下, 设计磁链自抗扰控制器和转速自抗扰控制器, 对系统内部的耦合影响和系统外部扰动进行观测和补偿, 实现非线性系统线性化控制. 该控制器具有较强的鲁棒性, 且不依赖电机模型. 仿真对比结果表明, 自抗扰控制器能够准确地估计和补偿系统的内外扰动, 控制精度高, 抗扰能力强, 能够实现磁链和电磁转矩的解耦, 进而实现磁链和转速相互独立控制, 是一种简单有效的高性能控制方法.

     

基于自抗扰控制技术的实时飞行仿真研究(英文)

针对四旋翼无人机欠驱动、强耦合的非线性动力学特性,文中研究设计了基于自抗扰控制技术的闭环飞行控制系统。自抗扰控制技术中,扩张观测器与基于误差的非线性反馈控制是其重要的两个部分。扩张状态观测器估计外部干扰和模型不确定性,以实现干扰和模型不确定性的动态补偿;此外,采用基于误差的非线性反馈可以改善控制效果。为保证飞行任务中精确的航迹跟踪,文中分析设计了一种实用的制导策略,并构建实时可视化飞行仿真系统以实现对所设计的制导策略和自抗扰飞行控制系统更为严格有效的验证。仿真结果表明所研究设计的制导策略和闭环飞行控制系统具有良好的制导和控制性能。     

无刷直流电机换相转矩脉动抑制的研究

针对无刷直流电机换相时产生的转矩脉动,采用自抗扰控制技术设计出一种自抗扰控制器来消除转速响应的超调,同时通过自身的扩张状态观测器检测系统的相电流脉动和自身的非线性状态反馈控制律对检测到的电流脉动误差值进行补偿抵消,以达到抑制相电流脉动的效果,从而抑制电机的转矩脉动.仿真结果表明,自抗扰控制比PI控制能更好地抑制转矩脉动,提高电机转速的稳定性和系统的可靠性.     

轮子打滑状态下全向移动机器人轨迹跟踪控制

针对全向移动机器人轨迹跟踪控制中存在未知轮子打滑干扰问题,设计自抗扰反步控制器.首先,建立存在轮子打滑扰动的全向移动机器人的运动学模型;然后,融合自抗扰控制技术与反步控制技术,设计基于全向移动机器人运动学模型的轨迹跟踪控制器,该控制器分别从纵向控制、横向控制及姿态控制上对打滑干扰进行实时估计与补偿;最后,利用Lyapunov定理分析闭环系统的稳定性并通过仿真实验验证了所提出控制算法的有效性和鲁棒性.     

高动态离心机系统的自抗扰控制设计

针对传统PID在控制高速精密离心机系统时难以满足其高动态过程的要求,对系统目标过渡过程进行安排并设计了自抗扰控制器.所提出的自抗扰控制器包括3个部分:跟踪微分器、扩张状态观测器和误差反馈控制器.由于离心机在启动和制动阶段,系统状态会经历一个快速变化的过程,所以在离心机系统动态变化阶段采用跟踪微分器对目标函数进行过渡过程安排,防止系统出现过大超调;并且设计了扩张状态观测器对系统未知干扰进行估计和补偿;补偿后采用误差反馈控制器实现离心机系统高动态过程的跟踪控制.最后通过对自抗扰控制进行参数整定,使得系统满足所提出的各项性能指标要求.仿真结果验证了相比于传统PID控制,所提出的自抗扰控制器在超调量,调节时间以及稳态控制精度等性能指标上具有优越性.     

四轮轮毂电动汽车横摆角速度自抗扰控制

汽车的横摆角速度对汽车稳定性和安全性有较大影响,针对汽车行驶控制时的抗干扰能力,目前还没有特别有效的汽车横摆角速度控制策略;创新性设计了基于自抗扰控制理论的用于四轮轮毂电动汽车横摆角速度的高性能控制策略;首先分析了汽车横摆角速度控制的动态模型,并通过数学变换,将其转换为二阶自抗扰控制器被控对象的标准形式;再设计双层控制结构,包括直接横摆力矩制定层和转矩分配层;在直接横摆力矩制定层,利用二阶自抗扰控制器计算出控制汽车横摆角速度所需的附加横摆力矩;在转矩分配层,设计了转矩分配算法,利用附加横摆力矩得到4个车轮的指令转矩,进而控制电动汽车横摆角速度;最后,通过Matlab/Simulink和汽车动力学仿真软件CarSim联合仿真验证了所设计控制策略的有效性。     

基于PID控制的汽车电子机械制动系统设计

本文基于PID控制设计汽车电子机械制动系统.首先设计系统总框架,其次进行系统硬件与软件设计,最后通过系统动态化测试验证系统可行性与稳定性.测试结果表明,此系统可实现常规制动与电子驻车制动多元化功能,运行稳定性与可靠性良好.制动距离与减速度时,可基于负载与电机功率增加,满足汽车行车制动与驻车制动指标,且与四轮新型电制动系...     

电动汽车低速电气制动防抱死功能的研究

研究电动汽车制动防抱死功能优化问题,电动汽车在冰雪路面上进行纯再生制动时,驱动轮极有可能抱死,从而造成车辆操纵稳定性下降。为解决上述问题,根据驱动电机在基速以下的调速特性,提出了调压调速型电气ABS模型。以单轮电动汽车模型为研究对象,设计了以车轮滑移率为控制目标的滑动模式防滑控制器。在Matlab/Simulink环境下建立了电气ABS仿真模型,仿真结果表明所建模型具有良好的稳定性;同时表明制动过程由初期的反接制动、为主体的中期再生制动及后期的反接制动构成;且制动精度明显高于传统ABS。研究结果对电动汽车再生制动系统的设计具有一定的参考价值。     

基于汽车爆胎时主动安全控制仿真系统设计研究

设计了一种爆胎应急主动安全制动系统,根据爆胎产生的附加横摆力矩建立了模糊控制模型的,针对发生爆胎的车辆通过自动制动将车速降低至安全范围直至车辆停住。辅助爆胎车辆实现安全停车,以防车辆失控,主动安全控制系统以实际爆胎及车辆运动状况为依据通过向车辆施加平衡力矩实现运动轨迹的纠偏控制过程。系统装置的模拟试验结果表明这种主动安全控制策略的可行性,它可确保爆胎车辆在较短时间内减速至安全车速并按原轨迹行驶,以确保爆胎车辆行驶的稳定性。     

基于dSPACE的EV电机系统SPS测试平台设计

为了更好地了解电动汽车电机系统的参数特性,提高电机系统的工作运行效率,基于dSPACE搭建了电动汽车电机系统半实物仿真测试平台。利用dSPACE软件和Matlab/Simulink搭建仿真测试模型,结合实际的动力电池和电机系统,完成平台的建立。通过测试平台在不同转速和转矩情况下,对电动汽车电机系统的驱动特性、制动特性和效率特性进行了实验测试研究,分析了特定工况点下电机系统直流母线电压和电流的响应特性,验证了响应的快速性。通过效率实验确定了高效工作区与电机转速、转矩的关系。因此,设计的测试平台可以很方便地进行电机驱动和制动特性的测试,确定电机的高效工作转速和转矩,对电动汽车驱动和制动行驶工况的选取具有重要意义。     

车辆线控转向路感模拟控制研究

针对车辆线控转向路感模拟控制受外界扰动大、建模困难等问题,基于线性自抗扰控制(LADRC)技术设计了一种车辆线控转向路感模拟控制算法.建立了线控转向路感控制仿真模型,包括驾驶员模型、线控转向系统模型、两自由度车辆模型、轮胎模型及控制器模型等,在给定道路函数条件下进行了系统仿真验证.结果表明,所设计的线性自抗扰控制器可以...     

气动加载系统的建模及非线性自抗扰控制

针对电气比例阀控气动加载系统压力跟踪控制存在系统参数不确定性、时滞性、强耦合等非线性问题,提出一种非线性自抗扰控制(ADRC)方法.首先建立电气比例阀控气动加载系统的动态机理模型;然后,在考虑外部存在未知扰动及负载波动等情况下,设计扩张状态观测器以对系统的耦合项及外部扰动等不确定项进行估计,并采用非线性误差反馈律给予实时主动补偿,从而实现系统加载压力的实时控制.仿真和实验结果表明,在ADRC控制下系统不仅具有良好的跟踪性能,响应速度快,抗干扰能力强,而且在工程上易于实现.     

基于参数优化的永磁同步电动机直接转矩控制系统自抗扰控制器研究

针对基于PI控制器的永磁同步电动机直接转矩控制系统存在转矩波动大、易受负载变化影响的问题,设计了一种基于转速外环的自抗扰控制器,代替PI控制器以改善永磁同步电动机直接转矩控制系统的性能;采用粒子群优化算法对自抗扰控制器的相关参数进行了优化计算,改进了控制器的调节性能。仿真和实验结果表明,基于参数优化自抗扰控制器的永磁同步电动机直接转矩控制系统具有较高的抗负载扰动能力,更快的响应速度和良好的动、静态性能。     

采用2-自由度调节器结构的制动方向稳定性控制算法

结合直接横摆力矩控制和主动前轮转向控制,设计了一种提高制动方向稳定性的复合控制系统.控制器采用2-自由度调节器结构,将前轮转向角视为输入,将作用于车身的外部侧向干扰力视为扰动,通过2-自由度调节器将转向跟随控制和抗扰控制分离,并对制动控制参数进行了优化.文章对有转向输入和路面突变情况下的控制器控制性能进行了仿真研究,并与无方向稳定控制的仿真结果进行了对比.仿真试验证实这种控制方法在提高车辆制动稳定性方面有良好的效果.     

主动粘弹性控制抗冲击扰动

根据粘弹性材料耗能减振性能较好的特点,针对高频扰动、冲击扰动,本文提出了主动粘弹性控制的方法,定义了主动粘弹性控制技术的基本架构.根据粘弹性材料的耗能计算模型,提出了粘弹性控制律的选取原则.结合广义Maxwell模型,提出了3种粘弹性控制律(viscoelastic control law,VCL).并将粘弹性比例–微分(proportional derivative,PD)控制、粘弹性比例–积分–微分(proportional integral derivative,PID)控制、粘弹性自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)应用到常见的二阶系统中.研究结果表明,主动粘弹性控制技术抗高频扰动、抗冲击扰动的性能特别优异.由于主动控制的响应速度快,主动粘弹性控制的抗扰性能好,本文提出了主动控制与主动粘弹性控制相切换的控制方法,并对切换控制策略进行了研究.研究结果表明,切换控制可同时兼顾抗扰性能与响应速度.     

基于异步电机制动机理的转矩负载模拟

通过分析电机的电气制动机理与电动负载模拟系统中负载转矩模拟机理,揭示了加载电机运行状态的本质特征.在此基础上,针对三相异步交流电机,分析和论证了能耗制动与反接制动的原理及实现模拟承载系统负荷力矩的可行性;设计了三相异步电机的制动电路,完成电机及制动电路的数学建模;结合自动控制原理,完成对系统的校正;最后通过在Matlab中进行仿真及得到的实验波形,证明了文中方法的可行性,扩展了电动负载模拟系统的加载技术手段.