基于非线性自抗扰控制器的异步电机高性能控制

本文将非线性自抗扰控制器应用到异步电机调速系统中，由自抗扰控制器取代经典PID控制器对异步电机进行控制，提出了应用自抗扰控制器的异步电机调速系统的设计方案。通过在一台2.2 kW异步电机上进行突加负载、正反转等实验，自抗扰控制器被证明具有良好的动态性能，并且其对负载扰动、电机参数变化都具有较好的鲁棒性。     

负载观测器在最优闭环调速系统中的应用

本文介绍一种带负载观测器的最优闭环调速系统。文中对采用负载观测器进行前馈补偿以消除最优闭环系统扰动静差的原理进行了理论分析。提供了负载观测器和前馈补偿装置的设计计算方法。在讨论了系统参数变化对系统性能影响的基础上,提出了参数选择的原则,还提供了带负载观测器的最优闭环调速系统的实验结果。实验表明,采用负载观测器进行前馈补偿的方法,可以满意地消除扰动作用下的静差,使最优闭环调速系统无论在跟随或抗扰性能上都具有优良的品质。     

基于扰动补偿的PMSM转速环自抗扰控制器设计

永磁同步电机(PMSM)运行过程中负载转矩以及转动惯量的变化对转速有较大的影响,结合自抗扰控制器(ADRC),通过对负载转矩和转动惯量辨识得到部分扰动的方法,设计了基于扰动补偿的永磁同步电机调速系统。利用辨识算法先辨识出负载转矩和转动惯量,然后利用辨识得到的信息表示出部分扰动项并补偿到自抗扰控制器扰动估计输出项中,使扩张状态观测器(ESO)只需观测出除负载转矩和转动惯量的扰动量,减小ESO观测扰动量,增加扰动量观测的精度,从而提高了转速环抗扰性能。最后通过仿真和实验验证了该算法的有效性。     

基于自抗扰控制器的异步电机变频调速系统

设计了一种采用优化的自抗扰控制器(ADRC)的异步电机变频调速系统。应用扩张状态观测器的双通道补偿作用,统一观测系统的总扰动并加以补偿,使控制对象被近似线性化和确定性化。实验结果表明,相较于经典PID控制器,采用自抗扰控制的异步电机变频调速系统具有更高的动静态性能以及对负载扰动具有更好的鲁棒性。     

《电气传动》一九八四年目录

综述笔谈会《第三次浪潮》第二届全国电气自动化学术交流会全国交流传动技术发展前景研讨会机械工业系统华北地区计算机应用协作网第三次会 议简况期号2、3 2《LQSF技术在直流调速系统中的应用》的注记i基于二次型性能指标最优控制的脉宽调制(P WM) 放大器伺服系统4在负载条件下调速系统二次型性能指标的最优控制.交流传动 轧钢机械部、冶金部召开鞍钢1700mm热连轧机F3可控 硅供电系统鉴定会28ookw可控硅供电袂速可逆系统应用研究三机架冷轧计算机控制系统 可控硅应用中的问题两组变压器副边接线方式不同时三相桥式交叉可逆 整流电路的…     

负载扰动观测器在LQSF调速系统中的应用

本文针对晶闸管直流调速系统，设计了一种估计常见未知外扰（负载力矩）的离散状态观测器。调速系统采用线二次型指标状态反馈（ＬＱＳＦ）它与估计信号组成数字式复合控制系统，有效改善了调速系统的动，静态性能。实验表明，本方法简单易行，具有工业实用价值。     

状态观测器在双环直流调速系统中的应用

工业上通用的双环调速系统可以达到静态无差,但有起制动超调大,突加负载动态速降大,恢复时间长,轻载电流断续时易产生振荡及低速爬行等缺点。本文将力矩观测器及前馈补偿用于双环系统解决了上述问题。动静态牲能指标及鲁棒性均好,且设计方法简单,对于已使用的双环调速系统只要简单地改动参数就可应用观测器加以改造。本文对力矩观测器的计算亦做了简化,并经理论分析与实验证明本系统具有与带观测器的LQSF系统相同的性能,但避免了复杂的计算,省去了电压检测及电压环,适宜于工业上推广使用。本文还分析了Ⅰ型系统在特定Q阵形式下系统具最小二次型性能指标时加权系数μ与系统动态指标σ％及γ(ω)等的关系。     

永磁同步电机混合LQ—H∞控制研究

为了抑制永磁同步电机存在的参数摄动、负载扰动等不确定因素对系统性能的影响,该文提出了一种将线性二次型（LQ）最优控制同H∞鲁棒控制相结合的鲁棒跟踪控制策略。H∞控制作为抗扰调节器,保证系统的鲁棒性能,克服系统中存在的模型不确定性与外部干扰对系统性能的影响;LQ最优控制作为跟随调节器可以保证系统的跟踪性能。仿真结果表明,设计的LQ—H∞混合控制器对参数摄动和负载扰动具有较强的鲁棒性,而且系统具有较强的跟踪性能。     

基于自抗扰控制器的永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统

利用自抗扰控制器(ADRC)理论,提出一种新颖的永磁同步电动机(PMSM)无位置传感器矢量控制系统。控制系统的速度环采用ADRC速度调节器,将负载看作速度环的扰动量,由ADRC观测出并加以补偿,实现了"大误差,小增益;小误差,大增益"的非线性控制,提高了系统的动静态性能和抗扰动能力;采用ADRC速度观测器,将转速和d轴电流对转矩电流环的耦合作用看作转矩电流环的扰动量,由ADRC将其观测出来,从而估计出电机实际转速。仿真和实验表明在0~1500r/min的调速范围内,转速估计准确,系统对负载的变化具有很强的鲁棒性,系统具有良好的动静态性能。     

带转速及扰动观测器全状态反馈直流调速系统研究

本文提出一种重构直流调速系统常值未知外扰和电动机转速的二种全阶观测器。它包括采用测速发电机和不采用测速发电机二种方案,用以重构转速(?)和扰动量(?)。调速系统采用线性二次型指标状态反馈(LQSF)。它与重构信号组成复合控制系统,补偿了负载扰动,从而有效地降低系统动态速降,实现了无超调和无静差。本文给出了这种系统的计算方法和应用实例。实验表明,这种方案观测器在工业上有应用价值。     

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。     

基于dSPACE的直流电机非奇异终端滑模控制

直流调速系统采用PI控制时存在转速超调,且抗扰性能较差,为改善系统输出响应,将非奇异终端滑模控制用于双闭环调速系统中。选取非线性滑模面使转速误差按预定轨迹在有限时间内收敛至零,解决了超调问题;控制律中使用负载观测项,保证了滑动模态下系统对扰动的不变性。基于d SPACE平台的实验结果表明,该方案下的系统跟随性能和抗扰性能均有明显提升。     

二次型性能指标优化的多机电力系统负荷频率控制

为了提高电能质量、确保电力系统经济稳定的运行,本文针对多机的负荷频率控制系统的结构特点,提出了基于二次型动态优化的自抗扰控制器(ADRC)参数设计方法,并在此基础上提出了多机电力系统负荷频率控制的方法。利用最优控制的二次型性能指标思想进行ADRC的非线性反馈控制器(NLSEF)参数的自整定,达到系统的最优调节。而二次型优化与ADRC融合解决了ADRC参数整定难的问题。实例仿真分析验证了ADRC在负荷频率控制系统应用的可行性,与传统PID控制比较,所设计的控制器在不消耗过多的能量下,实现负荷频率的最优控制,系统无超调鲁棒性强,达到了更为理想的控制效果。     

自抗扰应用于异步电机直接转矩控制系统

在异步电机直接转矩控制调速系统中,为了解决低速、随机干扰、转子电阻变化时控制性能变差的问题,本文提出在异步电机直接转矩控制控制系统的转速环中采用自抗扰控制技术,自抗扰控制器可以对系统的内扰和外扰,进行估计、补偿和控制。异步电机的调速系统的设计就能够不依赖于异步电动机的精确的数学模型,设计了基于自抗扰控制器的调速系统,并建立了其仿真结构图。仿真结果表明:相对于经典的PID控制器,采用自抗扰控制器的系统可以的升高响应速度,且超调量很小,扩展状态器估计出来的转速的精度很高,电机参数摄动对其影响小,鲁棒性好。     

基于负载观测的伺服系统抗扰研究

当负载变化时，按线性二次型状态反馈(LQSF)所设计的最优闭环控制系统是有静差的，为了减小和消除扰动静差，文中引入负载观测器实施对扰动负载的观测，并将其引入到电流调节器的输入端，作为速度调节器前馈补偿的控制输入，从而使系统具有优良的抗扰性能。文中给出了伺服系统负载观测的存在条件，负载观测器的构成方法，并在有或无负载观测结果参与控制的情况下，对实际系统做对比研究。系统的仿真和实验均证实了负载观测器参与系统控制的有效性。     

基于线性自抗扰控制的微网逆变器时-频电压控制策略

微网是一个非线性、强耦合、多约束、负载扰动大的系统,传统比例-积分(PI)双环控制已经无法满足需求,自抗扰技术通过补偿扰动可使微网逆变控制系统的性能显著改善。据此,文中提出了基于线性自抗扰控制(LADRC)的微网逆变器时-频电压控制策略。为了提高微网逆变器的抗扰性能和动态性能,在时域上,设计和分析了dq轴解耦环节、带电容电流反馈的降维扩张状态观测器以及线性状态误差反馈控制律;为了提高微网逆变器在各谐波频率处的跟踪精度和抗扰性能,分析了时域LADRC系统的频率响应特性,并据此设计和分析了频域上的实部/虚部解耦环节和时-频域LADRC策略。最后,针对工作在孤岛模式下的微网逆变器,对所提策略进行了实验验证。实验结果表明,与PI双环控制对比,基于LADRC的微网逆变器时-频电压控制策略具有更好的解耦、抗扰、动态性能,并能精确控制谐波电压以达到抑制谐波的效果。     

考虑调节器饱和时直流双环调速系统转速微分负反馈参数的工程设计

直流双环调速系统中引入转速微分负反馈,可以有效地抑制转速超调,提高抗扰性能。通常仅用线性理论设计微分反馈参数,结果与实际差别甚大。本文在双环系统工程设计方法的基础上,考虑速度调节器饱和的非线性,给出了微分反馈参数的工程计算公式,包括速度调节器退饱和时间和转速的计算、退饱和过程的分析和超调量的计算、按超调要求选择微分反馈参数、系统抗扰性能的分析。实验证明,本文给出的方法较为准确,能较好地满足工程应用的需要。     

自抗扰控制器解决感应电机调速系统参数鲁棒性问题

针对矢量控制系统存在的参数鲁棒性差的缺陷,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。     

现代控制理论在直流调速系统中的应用

本文利用现代控制理论的观点和方法探讨改进直流调速系统的设计方法,提出一种线性状态变量反馈二次型性能指标最优(LQSF)直流调速系统方案。文中根据频域内LQSF理论,推导了最优状态反馈的简便工程计算方法,和提供了一种LQSF直流调速系统简化设计方法。其优点是:可根据实际系统的物理条件和动态指标的要求,先确定系统的某几个参数和状态反馈系数,然后用较简单的方法求解其余的状态反馈系数,因此计算简单,选择调节器参数灵活,易于付诸工程实现。经仿真和物理系统实验证实:该调速系统抗扰动负载能力强,起动超调小,但较带负载观测器的调速系统结构简单,调整容易,具有较强的适应工业环境变化的能力。     

采用自抗扰控制器的高性能异步电机调速系统

矢量控制技术已被广泛地应用于高性能异步电机调速系统中,然而,由于在实时控制中存在严重的外部干扰,参数变化和非线性不确定因素,基于精确电机参数的准确解耦很难实现,并且磁通和转矩的动态性能也受到严重的影响,为了提高调速系统的动态性能,该文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。自抗绕控制器由三部分组成;跟踪微分器,扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律,利用扩张状态观测器,自抗绕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,上述控制录需要精确电机参数就可以实现干扰补偿,这使得自抗绕控制器的设计能够独立于异步电机的精确数字模型。仿真和实验结果表明,相对于经典PID控制器,自抗绕控制器在较宽的调速范围内具有更好的动态性能以及对负载扰动,电机参数变化都具有更好的鲁棒性。