带状态观测器的逆变器增广状态反馈控制和重复控制

提出了一种带状态观测器的逆变器增广状态反馈控制和重复控制技术.在分析了单相逆变器的连续时间和离散时间模型之后,详细介绍了逆变器的增广状态反馈控制的原理和设计方法.为了减少检测装置和提高数字控制系统的性能,设计了基于电容电压和电容电流的状态观测器.最后简单介绍了逆变器的重复控制技术,并且设计了带状态观测器的逆变器增广状态反馈极点配置和重复控制复合控制系统.实验结果验证了应用该控制方法的逆变器能够得到良好的稳、动态性能.     

基于状态观测器的电力系统阻尼控制

研究了基于状态观测器的电力系统阻尼控制器设计方法.建立了包含4阶发电机模型和3阶励磁系统模型的多机电力系统线性化状态方程,并计算出其矩阵A的特征值和系统阻尼比.通过观察系统的阻尼强弱,根据所要求配置的极点,采用全维和降维状态观测器方法,求出观测器增益和系统反馈增益进行反馈控制.该方法的优点在于不需要测量系统的所有状态变量.在4机2区算例中,求出2种观测器的综合闭环系统的零输入响应,通过比较估测值与实际值的变化情况,验证了该方法改善电力系统阻尼特性的有效性.     

基于龙伯格观测器的前馈控制策略的研究

针对PWM整流器采用前馈控制策略加装负载电流传感器所产生的问题,提出了一种无电流传感器的前馈控制策略,即采用基于龙伯格状态观测器的方法取代电流传感器对负载电流进行测量,避免了安装电流传感器所带来的增加线路电感、安装位置困难等问题,尤其当母线挂接多个逆变器负载需要多个传感器时,采用该方法可大大降低成本,提高系统的可靠性。最后,仿真和实验结果证实了基于龙贝格观测器前馈控制策略的正确性。     

基于状态观测器的中频逆变器双环控制方案

针对时间延迟对中频逆变器性能的影响,提出了一种基于状态观测器的双环控制方案,并在双环之外加入重复控制器.PI双环使系统具有快速的动态响应能力,重复控制环则提高了系统的稳态波形.最后,在一台采用DSP控制的中频逆变电源样机上得到的实验结果表明,该方案可以达到满意的稳态和动态效果.     

基于扩张状态观测器的SVC非线性变结构控制

针对电力系统的强非线性和不确定性,将自抗扰控制技术引入变结构控制器的设计,设计了能同时改善电力系统功角稳定和装设点电压动态特性的静止无功补偿(SVC)控制器,所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关。仿真结果表明所提出的非线性变结构SVC控制器能有效地改善系统的动态稳定性。     

基于状态观测器的逆变器数字双环控制技术研究

该文首先比较了逆变器模型与直流电机模型的相似性，提出逆变器的控制可以借鉴直流电机的双闭环控制方法。然后针对输出电压的交叉反馈作用，采用了控制对象的解耦，消除了输出电压对内环的影响，简化了问题。数字控制具有很多优点，但是它引入的采样延时和计算延时对系统的性能影响很大。为了提高控制的实时性和鲁棒性，建立了基于改进z变换的状态观测器和扰动观测器，合理设计其极点，可以得到无差拍观测器，并在此基础上实现内环电容电流的无差拍控制。考虑内环的快速性，外环可以采用简单的比例调节器，从而整个数字双环控制系统的设计非常简单。最后，实验证明这种方法可以保证良好静态和动态性能，在非线性负载下，也能得到良好的输出电压波形。     

基于级联扩展状态观测器和新型滑模的PMSM控制

为了缩短永磁同步电机的响应时间,提高系统的动态性能、稳态精度和系统鲁棒性,设计了一种级联扩展状态观测器 和自适应非奇异快速终端滑模控制相结合的控制系统。首先,基于电机数学模型,建立了级联扩展状态观测器,能够准确地 观测和补偿扰动,优化了系统的动态性能、稳态精度和鲁棒性;其次,在速度环设计了新型非奇异快速终端滑模面和趋近率, 能够有效地抑制PI 控制中的转速超调和抖振现象,实现快速收敛;在控制器设计中,考虑到观测器估计误差是未知的,因此设 计了一种自适应律,用以调整未知的估计参数;最后,对所提出的控制策略进行了严格的稳定性分析。仿真结果表明,与传统 控制方法相比,转速超调抑制能力提升为9.6%,同时转速快速响应能力提升0.045 s,具有优异的速度动态性能和抗干扰能 力,提高了系统的性能。     

BOOST基于状态观测器与预测控制的精确线性化策略研究

精确线性化控制技术由于可以有效消除系统的非线性和变量之间的耦合,目前已在感应电机与PWM变换器中得到了广泛应用,但是精确线性化的控制效果对参数的依赖很大,通过消除数字控制中各变量的检测时延、采样时延和PWM实现延时可以有效提高其控制性能。本文针对BOOST变换器,通过状态观测器和预测控制来消除精确线性化控制中的时延问题,从而提升系统的性能。仿真研究和实验结果证明了理论分析的正确性     

基于定子磁链全维状态观测器的直接转矩控制

为克服纯积分器的积分初值、误差累积以及直流偏移等缺陷,提出了基于全维状态观测器的永磁同步电机定子磁链观测方法.以定子磁链作为状态向量构造系统状态方程,以电流作为输出向量构造系统输出方程,配置观测器极点正比于电机模型极点,并采用Matlab中的鲁棒极点配置算法进行观测器反馈增益阵的计算.实验表明,采用全维状态观测器对定子磁链观测的准确度更高,所构成的直接转矩控制系统具有更好的性能.     

基于扩张状态观测器的感应电机转子磁链观测

感应电机调速控制中的一个关键问题是如何克服转子电阻不确定的影响，准确地观测转子磁链。该文采用扩张状态观测器的方法，提出了一种新的转子磁链观测器。对电机方程中的定子电流动态方程进行整理，把包含转子电阻的不确定项综合在一起，并扩张成一阶新的状态，与原方程组成增广一阶的系统。对于新的系统，应用扩张状态观测器观测出原系统的不确定部分，使系统确定化，最后得到准确的转子磁链观测值。高速和低速下的仿真结果都表明该文的方法对转子电阻的变化具有极强的鲁棒性，可以在转子电阻不确定时对转子磁链进行准确观测。     

基于扩张状态观测器的PMSM积分时变滑模控制

为了实现永磁同步电机(PMSM)驱动系统的高精度跟踪控制,提出了新型积分时变滑模控制策略,该策略考虑到系统的非线性和耦合特性对动、静态性能的影响,首先采用反馈线性化原理将系统模型线性化,然后为了加快动态响应过程,采用单回路结构取代串级结构设计积分时变滑模控制器。针对负载扰动的问题,设计了一种以负载转矩为观测对象的扩张状态观测器,并将观测值反馈到控制器中以克服扰动对性能的影响。最后在永磁同步电机实验平台上开展了对比实验研究,通过实验结果可以看出,积分时变滑模控制器使系统具有无超调、快速性的优点,提高了系统的动态和稳态性能,扩张状态观测器能够快速跟踪负载的变化,增强了控制器对负载扰动的鲁棒性。     

一个不确定非线性系统的鲁棒状态观测器设计

本文研究了一类具有参数不确定性的非线性系统鲁棒状态观测器的设计问题。提出了一种新的非线性鲁棒渐近状态观测器设计方案,证明状态观测误差的指数渐近收敛性。最后将所得结果应用于一轴盘传动系统,仿真结果表明本文提出的设计方案是有效的。     

基于改进扩张状态观测器的并网逆变器控制

针对LCL型并网逆变器在dq轴坐标系下的电流控制需要复杂解耦过程的问题,提出一种基于改进降阶扩张状态观测器的电流控制方法。通过将dq轴分量的耦合作为总扰动中一部分,利用扩张状态观测器进行实时观测并补偿,避免了常规方法中复杂的解耦过程。提出的改进降阶方法相较于传统降阶方法不需要求得输出的微分,避免了高频噪声的引入。同时,为了改善电流跟踪的动态性能,引入了电网电压全状态前馈环节。最后通过仿真,验证了所提策略的可行性和有效性。     

带阻抗观测器的单相逆变器抗扰控制

针对以单相逆变器为功率接口的太阳能发电系统中电能的快速随机波动和非线性负载接入时产生的谐波问题,提出一种基于阻抗观测器的抗扰控制策略。该策略主要把造成逆变器输出电压的波动和产生的谐波等随机量作为一种干扰,将谐波的影响、温度变化的影响、线路和滤波器的阻抗参数变化等引起的电压变化量等效为阻抗上的电压降。通过构造的阻抗观测器来估算出产生压降的等效电阻、等效电感和等效电容,然后应用抗扰控制器来消除干扰,自动补偿输出电压变化,使逆变器输出标准正弦波,提高电能质量。仿真和实验结果表明,不论是逆变器直流侧电压波动,还是非线性负载的接入,逆变器都能够输出标准电压正弦波。     

线性非时变离散系统带观测器的状态反馈分析

现代自动控制系统中,由计算机进行"在线辨识与控制"得到了广泛应用,从而使"离散系统"较"连续系统"更为受到重视,而线性连续系统的大多数概念、分析与综合方法等多方面都可以在线性离散系统再现,因此,重点研究了这两种系统间的不同点,如离散系统的能控、极点配置、观测器等等,最后用例题说明"带观测器的状态反馈分析",以示应用。今后还可将这种设计方法延伸到"鲁棒调节器设计"等。     

基于扩张状态观测器的非线性最优变频空调频率控制

空调系统作为办公建筑耗电量最大的用电设备之一,在一些大中城市的所有负荷中,空调负荷已经占到夏季尖峰负荷的30%～40%。因此在保证所处环境中人的舒适性前提下,研究变频空调频率的最优节能控制,对促进节能减排,构建节约型社会具有重要意义。应用DIgSILENT仿真软件,搭建基于电磁暂态的变频空调模型,包含变频器模型、电动机模型、压缩机模型和热交换模型。由于变频空调以往的频率控制方式算法复杂,精度较低,误差较大。因此从压缩机频率控制器入手,设计了基于扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)的非线性最优变频空调频率控制器。通过仿真分析,验证了基于ESO的非线性最优控制的变频空调频率控制器能够提高空调温度的控制精度并且降低能量的损耗。     

滑模观测器在PMSM低速运转上的改进控制

针对传统的永磁同步电机无传感器控制,应用滑模控制策略具有控制性能好、鲁棒性好的优点。使用数字信号处理器(DSP),使得永磁同步电机矢量控制的大量复杂运算要求得到很好的满足。在滑模观测器的基础上引入全维状态观测器,使同步电机在低速运转的情况下位置和速度的参数测量得到更大精度的提高,大大扩展了滑模观测器在PMSM上的应用范围。