同步发电机非线性广义子系统模型的解耦控制

针对基于非线性奇异子系统模型的同步发电机,本文利用逆系统方法,研究了其励磁汽门综合控制的输入输出线性化解耦问题.同步发电机本质上是电力大系统中的一个非线性奇异子系统,同步发电机的解耦控制是使系统达到优良性能的重要途径之一.本文提出一种递推算法,利用逆系统方法将被控系统转化为两个独立的积分型线性子系统,实现了系统的动态解耦.仿真结果表明了本文所提控制方法的有效性.     

电流滞环控制PWM逆变器异步电动机的非线性解耦控制系统

本文针对电流滞环控制PWM逆变器异步电动机系统这一非线性、多变量、强耦合的控 制对象,采用非线性变换和非线性反馈,实现了系统的动态解耦和全局线性化.其中关键问 题是对合性条件的满足,从而分解成线性化的转速子系统和转子磁链子系统,两个子系统的 调节器可按古典线性理论设计.最后,用8096十六位单片机实现非线性解耦控制算法,组成 了交流变频调速系统,并给出实验结果.     

异步电动机非线性解耦控制器的设计

文章针对转子磁场定向d-q坐标系下的4阶异步电动机的模型,运用非线性解耦线性化理论,把异步电动机调速系统分解成磁链和转速两个子系统,实现了磁链和转速的完全解耦。采用调节器最佳整定方法,设计了磁链和转速控制器。仿真结果证明该控制器具有良好的稳、动态性能,能对磁链和转速进行高性能的控制。     

矩阵变换器交流励磁系统的非线性最优控制

传统的矩阵变换器交流励磁控制策略是基于PI调节器的功率解耦控制,但在电网电压出现大扰动时,系统调节时间较长,影响发电机的安全稳定运行.本文基于非线性微分几何理论,证明了双馈电机(DFIG)动态模型满足完全线性化条件,建立了线性化的动态模型,在此模型基础上采用最优控制求出相应控制率,再结合矩阵变换器的间接空间矢量调制策略...     

双馈风力发电机功率解耦的非线性控制研究

针对传统矢量控制双馈风力发电机动态解耦不佳现象及电机参数依赖性问题,提出基于滑模变结构控制和反馈线性化控制的非线性控制策略。分别对两种策略的控制原理和优缺点进行了详细分析。在PSCAD环境中,将非线性控制策略应用于DFIG矢量控制中,建立其系统模型。仿真结果表明：提出的两种策略均能实现双馈风力发电系统最大功率点跟踪以及有功功率和无功功率解耦。对仿真结果进行对比分析,发现基于滑模变结构的系统有较好的解耦效果,较强的全局鲁棒性,控制效果优于反馈线性化控制,为双馈发电机励磁控制系统的设计奠定了理论基础。     

基于微分几何的无轴承电机神经SMVS解耦控制

以无轴承永磁薄片电机为研究对象,阐述了其径向力悬浮机理,推导了径向悬浮力数学模型.采用非线性微分几何的方法研究了无轴承永磁薄片电机在负载运行时径向悬浮力之间的解耦控制问题,实现电机径向悬浮力与悬浮力绕组中电流之间的解耦控制.将原耦合系统解耦和基本线性化成独立的伪线性系统,并对解耦后的伪线性子系统设计了神经滑模变结构控制...     

基于LS-SVM逆系统的无轴承异步电机解耦控制

无轴承异步电机具有非线性、多变量和强耦合的特点,要实现电机稳定悬浮和旋转运行,必须对其进行非线性动态解耦控制。为了克服逆系统方法精确建模难的局限性,采用基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)α阶逆系统方法对无轴承异步电机进行动态解耦控制的研究。首先利用最小二乘支持向量机辨识出无轴承异步电机的逆模型,然后将它串联在原系统前,将无轴承异步电机解耦成四个独立的伪线性子系统-2个径向位移子系统、一个速度子系统和一个磁链子系统。为保证鲁棒性能,最后对解耦后的系统采用非线性内模控制策略。研究表明,LS-SVMα阶逆系统方法能够实现无轴承异步电机径向悬浮力和旋转力之间的动态解耦控制,控制系统具有良好的静态和动态性能。     

基于混沌遗传算法的柔性机械手滑模控制器优化设计

针对柔性机械手动力学方程的非最小相位特点,本文提出一种柔性机械手的终端滑模控制方法,将关节电机转角和柔性模态变量的线性组合定义为柔性机械手系统的输出.通过输入输出线性化,将系统分解为输入输出子系统和零动态子系统.设计终端滑模控制策略,使输入输出子系统在有限时间收敛到零;利用混沌遗传算法优化控制器的设计参数,使零动态了系统在甲衡点附近渐近稳定,从而保证整个系统的渐近稳定.本文提出的方法设计过程简单,易于实现.仿真结果证明了设计的有效性.     

基于逆系统方法的感应电机调速控制系统

从一般非线性系统的相对阶定义出发分析了感应电机的可逆性,对感应电机变频调速系统应用逆系统方法,将这一多变量、非线性、强耦合的复杂对象解耦成转速与转子磁链两个二阶线性子系统,并运用线性系统理论对设计的闭环控制器进行控制。仿真结果表明系统具有良好的静态及动态性能。     

三自由度直升机模型跟踪控制

针对三自由度直升机模型中存在的轴间强耦合和非线性的特性,采用系统分解与输入-状态反馈的线性化方法,对非线性耦合模型进行精确线性化处理,实现了系统解耦与线性化,并简化了控制器设计结构.首先应用拉格朗日方法对系统进行力学仿真分析.通过建立直升机的精确模型,将模型分解为两个子系统,利用状态线性化,得到简单的线性系统.分别采用无静差跟踪方法与伺服控制方法设计子系统控制器,改善了系统性能,实现了对参考输入的无静差跟踪.仿真表明,方法提高了系统稳定性,轨迹跟踪效果好.     

共轴式无人直升机建模与鲁棒跟踪控制

针对共轴式无人直升机非线性、强耦合的动力学特性,本文提出了一种基于动态反馈线性化方法的鲁棒跟踪控制策略.首先根据叶素理论、Pitt-Peters动态入流模型、上下旋翼气动干扰分析建立了共轴式无人直升机的数学模型.然后对于高度-姿态子系统,通过扩展状态变量对其进行了动态反馈线性化,分析了零动态特性.根据内环期望跟踪特性对解耦后的子系统进行极点配置.通过设计鲁棒补偿器实现了对高度与姿态指令的鲁棒跟踪.在此基础上,针对水平面内的位置子系统设计了外环比例微分(proportional-derivative,PD)控制器以实现位置跟踪.最后,通过内环跟踪仿真验证了反馈线性化方法良好的解耦特性,通过干扰条件下的轨迹跟踪仿真验证了所设计控制器具有较好的控制性能与鲁棒性.     

Design of an exact nonlinear controller for induction motors

A novel approach to the control of induction motors is presented. The approach is based on differential-geometric concepts for the control of nonlinear systems. Structural properties of the model are pointed out, and a proper selection of physically meaningful system outputs is indicated which yields, by means of static state-feedback, exact state linearization and input-output decoupling of the closed-loop system. The approach is used to design a controller for motor torque and flux. Simulation results are included     

可逆冷带轧机速度张力系统的动态滑模解耦控制

为削弱可逆冷带轧机速度张力系统中各变量间的非线性耦合影响,本文提出了一种基于幂指数趋近律的微分几何动态滑模解耦控制方法.首先,应用微分几何理论,通过非线性状态反馈和坐标变换,实现了可逆冷带轧机速度张力非线性耦合系统的输入/输出动态解耦和线性化.其次,针对解耦后得到的各独立线性子系统,综合考虑可逆冷带轧机速度张力系统的负载扰动、参数摄动和未建模动态等不确定部分的影响,基于幂指数趋近律设计了动态滑模控制器.理论分析表明,所提出的控制方法能够保证闭环系统渐近稳定,并能有效削弱系统抖振.最后,对某1422mm可逆冷带轧机速度张力非线性耦合系统进行仿真,并同其他解耦控制方法相比较,结果验证了所提出方法的有效性.     

基于神经网络逆系统的无轴承异步电机非线性内模控制

针对无轴承异步电机非线性、多变量、强耦合的特点,提出一种基于神经网络 α阶逆系统方法的非线性内模控制策略.将用动态神经网络逼近的无轴承异步电机 α阶逆模型与原系统复合,将非线性的无轴承异步电机原系统解耦成转子径向位移、转 速和转子磁链四个独立的伪线性子系统.为了保证 系统的鲁棒性,对伪线性系统引入内模控制,仿真和实验研究验证了所提控制方法的有效性.     

A block triangular observer form for non-linear observer design

This paper discusses observer design for unforced non-linear multi-output systems using a block triangular observer form (BTOF). The BTOF allows an established exact error linearization observer design method to be generalized to a larger class of multi-output systems. Observer design proceeds in a decentralized manner, or subsystem-at-a-time, starting with the uppermost subsystem. Designs for each subsystem effectively treat upper subsystem states as known measurements and are relatively simple given their reduced dimension. Exponential error stability results are given. New necessary and sufficient existence conditions are given for the BTOF. Examples illustrate the construction of the BTOF coordinates and the advantages of a BTOF-based design compared to a generally applicable method.     

基于速度信息观测的无轴承永磁同步电机悬浮解耦控制

无轴承永磁同步电机以转子位置信息为媒介实现解耦控制,整个算法复杂且依赖速度传感器.本文研究电机无传感器运行及解耦算法简化的方法.首先将传统扩张状态观测算法简化为线性形式.然后将二、三阶线性扩张状态观测器分别加入转矩和悬浮系统电流环和位移环,并定义电角速度与转矩d-q轴电流乘积以及转矩系统q轴磁链与悬浮d-q轴电流乘积为扰动项,利用观测器辨识转速信息及悬浮扰动力.接着对转速信息进行处理、对悬浮扰动力进行补偿从而实现无速度传感器运行并简化悬浮解耦算法.最后通过仿真验证所提控制策略能够实现电机无速度传感器运行,保证额定转速下稳定悬浮.     

传动系统试验台的直接转矩控制

以传动系统试验台为研究对象,在研究异步电动机直接转矩控制Direct Torque Control(DTC)的基础上,提出在传动系统试验台上实现电机四象限工作的DTC过程,并用Matlab/Simulink进行了仿真实现.设计出的控制系统根据定子磁链状态矢量进行空间进行定位,通过对扭矩和磁通的简单继电式方式比较,配合开关选择表策略,成功实现了对异步电动机转矩和转速的直接转矩控制,为将DTC技术应用于传动系统电机智能控制的实际工程奠定了基础.     

Linearizing control of induction motor based on networked control systems

A new approach to speed control of induction motors is developed by introducing networked control systems （NCSs） into the induction motor driving system. The control strategy is to stabilize and track the rotor speed of the induction motor when the network time delay occurs in the transport medium of network data. First, a feedback linearization method is used to achieve input-output linearization and decoupling control of the induction motor driving system based on rotor flux model, and then the characteristic of network data is analyzed in terms of the inherent network time delay. A networked control model of an induction motor is established. The sufficient condition of asymptotic stability for the networked induction motor driving system is given, and the state feedback controller is obtained by solving the linear matrix inequalities （LMIs）. Simulation results verify the efficiency of the proposed scheme.