异步电机调速系统的自抗扰控制研究

针对矢量控制系统存在的参数鲁棒性差的这一难点,基于自抗扰控制原理,提出了一种可以取代经典PID控制器用于异步电机调速的非线性自抗扰控制器.利用扩张状态观测器,自抗扰控制器可以估计出系统状态变量及其广义导数,从而实现异步电机的精确解耦.此外,上述控制方案不需要精确电机参数就可以实现干扰补偿,这使得自抗扰控制器的设计能够独立于异步电机的精确数学模型.仿真和实验结果表明,相对于经典PID控制器,自抗扰控制器在较宽的调速范围内具有更好的动态性能.     

基于自抗扰控制器的测厚仪反馈式控制系统

综合考虑测厚仪反馈AGC系统轧制时存在厚度反馈时滞以及外干扰,提出将自抗扰控制技术运用于测厚仪反馈型AGC系统,设计一自抗扰控制器用来减弱厚度反馈时滞和外干扰给系统带来的不利影响.仿真结果证明该控制器能有效地抑制干扰、减小时滞对板带出口厚度的影响,其控制性能优于常规的PID控制器,为带钢厚度精度的提高提供了一种新的解决办法.     

液压位置伺服系统的自抗扰控制

由于闪光对焊过程中液压伺服系统存在非线性、参数时变性和强干扰性等特点,传统PID控制在控制精度上难以满足要求。依据液压伺服系统的主要影响因素和工艺要求,设计了三阶非线性自抗扰控制器。建立了液压伺服系统的数学模型,利用AMESim和Matlab软件对液压系统进行联合仿真,并将仿真结果与采用PID控制器的仿真结果进行对比。结果表明:该控制器优于传统的PID控制器,满足了液压位置伺服系统的控制要求,具有很强鲁棒性和抗干扰能力。     

音圈电机驱动微定位平台线性自抗扰滑模控制

针对音圈电机驱动柔性微定位平台控制速度和精度低以及抗干扰能力弱等问题,设计了一种将滑模控制和线性自抗扰控制相结合的复合控制器来提高平台系统的控制性能。首先,搭建了音圈电机驱动复合双平行四杆柔性机构的微定位平台和实验系统,并进行了系统辨识;其次,设计了线性自抗扰控制器,利用线性扩张状态观测器估计系统的内外扰动并在线进行扰动补偿,针对线性自抗扰控制器性能优化上的局限性,提出滑模控制器解决相位滞后问题来进一步提升轨迹跟踪精度;最后,利用所搭建的实验平台对控制方法进行了实验验证。结果表明,滑模和线性自抗扰复合控制器能够很好地克服内外干扰,与经典PID控制和单独的线性自抗扰控制相比,跟踪正弦波信号的最大误差分别减小了52.98%和21.26%,满足了微定位平台高精高速的控制要求。     

机床用直线伺服系统改进型ADRC设计

针对永磁直线电机伺服系统存在纹波推力扰动、负载扰动、摩擦力扰动和其他不确定性扰动,文章提出了一种双闭环改进型自抗扰控制器优化设计方法.针对永磁直线同步电机(PMLSM)系统,设计了速度环和位置环自抗扰控制器,并对一阶自抗扰控制器(ADRC)进行了优化,在保证控制器性能的前提下,省略掉ADRC模型中的非线性跟踪微分器(TD)环节,同时为有效降低模型复杂程度,减小算法计算量,采用线性比例调节代替非线性状态反馈控制律(NLSEF),实现了永磁直线同步电机的改进型双闭环自抗扰控制.仿真结果表明,该自抗扰控制器能够很好的解决强耦合和非线性问题,能够提高系统的响应速度,减小稳态误差且无超调,对负载扰动、电机参数变化具有良好的鲁棒性.     

一种进给伺服系统非线性PID交叉耦合控制

提高多轴伺服系统的轮廓跟随性能是现代计算机数控加工的重要应用之一。针对传统交叉耦合控制方法对自由曲线轨迹的轮廓跟踪精度较差以及传统PID控制系统抗扰性和鲁棒性较差的问题,提出一种基于自抗扰控制的交叉耦合轮廓误差补偿综合控制策略,该策略由用于位置环反馈控制和轮廓误差补偿的新型非线性PID (NLPID )、位置伺服控制器 TNP-ADRC 和基于NLPID的变增益交叉耦合控制器组成。在MATLAB/Simulink环境下对方波信号跟踪和标准圆轮廓加工过程中轮廓误差的变化情况进行仿真,仿真结果表明：与传统PID交叉耦合控制相比,该方法不仅能够有效提高系统的鲁棒性以及抗干扰能力,并且能够显著提高多轴运动控制系统的轮廓加工精度。     

改进自抗扰的PMSM双环伺服系统控制研究

永磁同步电机(PMSM)在电机参数本身变化和外部负载干扰等复杂环境下,传统控制方法无法满足伺服系统对于精度高、抗扰性强和稳定性好的要求。针对该问题,提出一种改进自抗扰(ADRC)的双环控制策略。结合PMSM控制模型和ADRC参数在PMSM中的实际物理意义,设计了改进扩张状态观测器(ESO)的二阶非线性自抗扰控制器实现对位置和速度的联合控制,简化了控制结构以提高伺服系统响应速度,设计了一阶线性自抗扰控制器实现对电流的控制,减小其对外环的影响以进一步提高伺服系统对高性能要求,给出了双环控制器一整套参数整定方法。在MATLAB/Simulink上的仿真实验结果表明,相较于标准ESO,改进ESO更加遵循实际,整个控制策略对于负载扰动和参数摄动表现出很好的抗扰性能和控制精度。研究结果表明,该控制策略能够有效满足PMSM伺服控制系统对高性能的要求。     

交流永磁同步系统的自抗扰控制研究

为了提高控制系统的鲁棒性,给出了交流永磁电机的速度环自抗扰控制方案.该控制方案不需要精确电机参数就可以实现扰动补偿,控制器的设计也不需要建立电机和负载的精确数学模型.自抗扰控制器利用其内部的扩张状态观测器可以估计出系统的内外扰动,据此将电机等效为由一个非线性系统构成的串联对象,设计出一阶自抗扰控制器实现对电机的转速控制.实验结果表明,自抗扰控制器对电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性,控制系统具有优良的动态性能.     

改进预估模糊PID控制在气动阀门定位系统中的应用北大核心

针对工业中常见气动阀门定位控制系统中的大惯性、时滞性等问题,在建立并辨识得到系统简化模型的基础上,提出了一种基于改进预估模糊PID的控制方法。在传统PID控制的基础上引入变论域模糊控制器和改进型Smith预估器以提高控制系统的自适应能力并补偿纯滞后环节;针对论域伸缩因子参数难整定的问题,采用加入多种群和自调节交叉变异概率的改进型遗传算法对其进行参数寻优,在改善传统遗传算法早熟现象的同时,以获取最优的控制器参数。仿真和实验结果表明,所提出的控制方法在气动阀门定位系统中的应用较传统PID控制和Smith预估模糊PID控制,有效提高了系统的动静态性能,且具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

基于ADRC的四臂桥驱动伺服系统死区效应补偿

为了降低死区效应对伺服电机驱动系统的影响，对驱动电路进行设计、分析的基础上，引入自抗扰控制并串联内模状态观测器加以优化，对产生的死区进行补偿。首先，提出了一种四臂桥变换器驱动电路拓扑结构，分析了臂桥产生的死区电压规律。提出齿隙死区模型，分析齿隙死区对系统的影响；其次，将扩张状态观测器与内含内模原理的观测器串联，设计出可降阶的新型死区补偿控制器；最后，将改进的自抗扰控制策略应用于四臂桥驱动伺服电机齿隙死区模型，改善系统性能。结果表明，引入改进自抗扰控制器后，死区效应对伺服系统的影响降低了约40%,系统抗干扰能力增强，补偿效果稳定。     

基于内模控制的数控转塔冲床单冲控制器设计与仿真

针对数控转塔冲床被控对象的纯滞后特性,设计一种基于内模控制的数控转塔冲床单冲系统控制器。仿真结果表明:与传统PID控制器相比,内模PID控制器参数整定简单,具有良好的抗干扰性、稳定性和鲁棒性。     

基于分数阶自抗扰的直线电机点位控制研究

为了解决直线电机点位运动控制系统易受干扰影响的问题,基于分数阶微积分原理和自抗扰技术,提出了基于分数阶自抗扰的直线电机点位运动控制算法,包括跟踪微分器、加速度前馈环节、扩张状态观测器和分数阶比例微分控制器。分析了新型直线电机的设计尺寸、结构特点和工作原理,并建立了直线电机的数学模型。与常规自抗扰控制器以及传统比例积分微分控制器加参考加速度前馈环节进行对比,分别研究了系统未加负载、增加负载以及存在外部扰动时的点位运动性能。对比仿真和实验结果表明,分数阶自抗扰控制器能有效地实现直线电机点位运动控制性能。     

磁悬浮减振器的双闭环控制策略研究

研究一种新型的磁悬浮减振器,它采用永磁铁和电磁铁构成混合式磁悬浮系统,利用磁铁间相互的斥力提供悬浮力,实现柔性减振。在系统模型的基础上,针对减振器磁悬浮系统的非线性、存在未建模动态和不确定性、模型不十分精确的特点,提出采用自抗扰控制器作为外环,PID控制器作为内环,构成双闭环反馈控制方案来实现稳定的悬浮、减振和对扰动的抑制。仿真分析和实验研究表明:采用此控制方案的磁悬浮减振器具有很好的动、静态特性和强抗扰性。     

基于免疫粒子群的机器人自抗扰控制器参数整定方法

针对利用经验试凑法或其他优化算法整定机器人自抗扰控制器参数,存在整定过程复杂、整定结果不是全局最优等缺陷,提出一种基于免疫粒子群融合算法的机器人自抗扰控制器参数整定方法。该方法将免疫算法的免疫信息处理机制引入粒子群算法结构中,解决了免疫算法优化过程繁杂冗长以及粒子群算法过早陷入局部最优的问题,实现了自抗扰控制器参数整定,快速找到全局最优解。MATLAB仿真结果表明：该方法提高了自抗扰控制器的响应速度和稳定性,适用于机器人自抗扰控制器参数的整定。     

机器人焊缝跟踪的FUZZY-PID控制

设计了一种模糊控制和PID控制相结合的混合控制器。利用模糊控制器充当调节器,在线调整PID的三个参数;利用PID作为控制器,实现控制量的精确输出。讨论了整个控制器的设计方法,并在相应模型的基础上进行了带扰动的控制模拟,结果表明参数在线得到了优化,说明该方法是合理和有效的。     

神经网络内模控制在CSTR系统仿真中的应用

针对CSTR系统的非线性和滞后特性,研究基于神经网络的内模控制的结构和性质.在分析CSTR系统特性基础上,采用神经网络内模控制算法完成控制器设计;用BP网络建立CSTR系统模型和控制器,使用LMBP算法对神经网络权值进行在线调整;为验证该设计方案,在MPCE-1000多功能过程控制实验平台下,对CSTR系统进行仿真分析.仿真结果表明:该方法优于传统的PID控制算法,具有良好的动、静态性能,解决了非线性、滞后等环节的影响.     

60MN水压机电液伺服系统自抗扰控制研究

介绍了60 MN水压机电液伺服系统的组成及工作原理,针对电液位置伺服系统负载变化的复杂性,在分析了负载特性的基础上,提出了自抗扰的控制策略以提高电液伺服系统的可控性和鲁棒性,并对自抗扰控制器进行了结构分析与设计。最后采用MATLAB/Simulink建立了水压机电液伺服控制系统整体仿真模型,对不同负载变化频率下的自抗扰控制效果进行了仿真研究,结果表明:与PID控制器相比,自抗扰控制不仅提高了电液位置伺服系统的响应速度,有效地降低了系统的超调量,而且增强了控制系统的鲁棒性。     

轧机独立传动系统的PID与状态观测组合控制

为了提高轧机多电机传动系统的同步性,提出了参数自学习PID与状态观测的组合控制方法,分析了轧机主传动系统的工作原理,建立了电机-轧辊的二质量旋转体模型。设计了参数自学习PID控制的同步控制器,基于BP神经网络进行参数自学习,实现了实时的最佳PID控制。为了消除传动轴扭振引起的系统震荡,设计了状态观测器,对轧辊转矩进行预先估计和补偿;同时,将状态观测值进行反馈,实现极点配置,获得了期望的极点位置和控制性能。经验证,与单独使用参数自学习PID控制器相比,组合控制器在启动阶段的调节时间降低了81.8%;在受扰阶段的最大同步误差降低了87.4%,调节时间减少了29.3%。以上数据说明PID与状态观测的组合控制器能够实现较好的同步控制效果,且抗干扰能力较好。     

大行程直线运动平台自抗扰控制

大行程直线运动平台是复杂的非线性时变系统,系统的不确定因素较多。针对平台运动过程中受到的内扰和外扰问题,采用线性自抗扰控制进行控制。建立系统的动力学模型,分析系统非线性的原因;将系统的速度、位移作为状态变量,设计一个线性自抗扰控制器。将异于积分标准性系统的部分视为系统的总扰动,并在控制器中进行补偿。在仿真与工程实验中,分别加载S形曲线、正弦曲线运动,并进行抗扰性实验,将实验结果与PID控制算法进行比较。实验结果表明:在外部条件相同的情况下,线性自抗扰控制器不仅响应速度快、精度高,并且具有较强的鲁棒性,具备较好的工程应用前景。     

基于改进重复自抗扰控制的永磁同步电机谐波抑制北大核心

针对传统永磁同步电机电流环自抗扰控制器(ADRC)无法有效地抑制由逆变器非线性等因素引起的谐波扰动的问题,提出了一种改进的重复自抗扰控制器(RC-ADRC),增强了传统自抗扰控制器的谐波扰动抑制能力。该方法利用重复控制器(RC)在谐振频率处的高增益特性对传统自抗扰控制器的控制律进行改进,从而抑制谐波扰动。通过搭建电机对拖实验平台,对所提方法进行了实验验证。实验结果表明,RC-ADRC可以有效抑制由逆变器非线性引起的d-q轴6次电流谐波,同时保留了传统自抗扰控制器的参数鲁棒性和动态性能。