多输入、输出耦合系统的改进线性自抗扰控制及参数整定方法

针对火电机组燃烧系统耦合性强、工况复杂、强扰动和参数调节困难的问题,在现有线性自抗扰控制(LADRC)基础上,提出一种改进线性自抗扰控制(ILADRC)。首先,根据热工系统大时滞、大惯性的特点,在LADRC线性扩张状态观测器(LESO)控制输入端串联惯性时滞前馈补偿器,实现LESO前馈和反馈信号同步,提升信号跟随和扰动抑制性能;然后,通过开环频域稳定性分析得出系统稳定性指标和控制器参数关系,进而推导出基于系统稳定性指标的定量化参数整定规则,简化参数调节过程。将所设计的ILADRC应用于火电机组床温和主蒸汽压力耦合控制仿真系统,并与比例积分微分(PID)控制、LADRC、模型辅助线性自抗扰控制(MLADRC)进行对比。结果表明：提出的ILADRC在定值跟随、扰动抑制方面具有明显优势,蒙特卡洛试验进一步证明了所提出ILADRC的鲁棒性优势。     

自抗扰控制器串级三冲量汽包水位控制系统

针对锅炉汽包水位控制的特点,提出了基于自抗扰控制器的汽包水位系统,该控制系统采用三冲量串级加前馈控制,其中串级的内环采用PID控制,而外环则采用带前馈补偿的自抗扰控制器,自抗扰控制器由跟踪微分器、扩张状态观测器及非线性状态误差反馈控制律3个环节组成.仿真结果表明,提出的控制方案同常规PID控制方案相比,具有更好的控制品质和更强的鲁棒性.     

基于线性自抗扰光伏逆变器的并网电流控制研究

针对光伏并网逆变器存在内部不确定性和外部扰动的问题,文章提出了线性自抗扰控制器对并网电流进行跟踪控制。首先,基于全桥光伏逆变器的并网拓扑建立了二阶线性自抗扰控制模型,并对其控制参数进行分析、整定。然后,利用二阶线性自抗扰控制器提高系统的鲁棒性。最后在Matlab/Simulink搭建模型,仿真结果表明:控制策略能对并网电流快速跟踪,并有效抑制扰动。     

火电厂燃烧系统的自抗扰控制器及其参数整定

针对火电厂燃烧系统的大滞后、大惯性以及动态特性随工况变化的不确定性等特点,设计出一种火电厂燃烧系统自抗扰控制方案,并给出该控制器的参数整定方法.试验表明:该控制方案不需要精确的模型参数就可实现干扰补偿,并可快速得到自抗扰控制器的整定参数.在电站STAR一90仿真平台上对某电厂600 MW机组进行了燃料量控制系统的变工况、10%扰动和RB试验.结果表明:与仿真平台的PID控制系统相比,自抗扰控制器具有较强的适应性和鲁棒性,而且控制系统具有优良的动态性能.该参数整定方法简单方便.     

直喷式汽油机共轨压力的无标定建模控制

为了对直喷式汽油机共轨压力实施全里程生命周期和复杂工况下的精确控制,提出了一种基于共轨系统建模的无标定控制计算法。根据共轨系统的结构参数和流量特性,建立了喷油器、高压油泵和共轨管的数学模型,并对相关参数进行了拟合和验证。为了提高离线拟合参数的鲁棒性,对模型中的未知参数设计了自学习方案,以进行实时修正和优化。通过采用精确前馈模型和自抗扰控制器,实现了共轨系统无标定控制,并提高了系统的自抗扰能力。在Simulink仿真平台进行的试验验证显示,与传统控制方法相比,本建模计算法可以将反馈输出比降低到40%以下,并使瞬时响应时间及其上冲量降低45%以上,从而免除了前馈反馈参数复杂的标定过程,并具有良好的鲁棒性和全生命周期适应能力,该方法可用于共轨系统的嵌入式控制。     

基于模型的直喷汽油机轨压无标定控制

为了对直喷式汽油机共轨压力实施全里程生命周期和复杂工况下的精确控制，提出了一种基于共轨系统建模的无标定控制计算法。根据共轨系统的结构参数和流量特性，建立了喷油器、高压油泵和共轨管的数学模型，并对相关参数进行了拟合和验证。为了提高离线拟合参数的鲁棒性，对模型中的未知参数设计了自学习方案，以进行实时修正和优化。通过采用精确前馈模型和自抗扰控制器，实现了共轨系统无标定控制，并提高了系统的自抗扰能力。在Simulink仿真平台进行的试验验证显示，与传统控制方法相比，本建模计算法可以将反馈输出比降低到40%以下，并使瞬时响应时间及其上冲量降低45%以上，从而免除了前馈反馈参数复杂的标定过程，并具有良好的鲁棒性和全生命周期适应能力，该方法可用于共轨系统的嵌入式控制。     

SCR脱硝系统的改进线性自抗扰优化控制研究

针对SCR脱硝系统大惯性、大迟延、多扰动问题,提出一种模型辅助迟延线性自抗扰控制(MDLADRC)。首先,利用模型信息,将高阶纯迟延系统补偿为一阶惯性环节;然后,根据闭环系统二自由度表达式,推导最优参数量化公式,简化参数调节,并通过参数遍历实验验证控制器参数与响应指标的关系;最后,将MDLADRC应用于选择性催化还原(SCR)脱硝控制系统,并与多种控制器性能进行比较。结果表明：对于SCR脱硝系统这类高阶大惯性大迟延系统,MDLADRC的定值跟随以及抗干扰能力更优;蒙特卡洛实验和多工况实验进一步说明MDLADRC的鲁棒性较优;此外,MDLADRC参数调节简单,更适用于工程实际。     

基于模糊自抗扰的风电系统独立变桨距控制

在额定风速以上的风况下以变速变桨风力机为研究对象,提出了模糊自抗扰独立变桨控制方案,以减轻干扰的影响。针对系统各状态量分别设计自抗扰控制器,利用模糊逻辑控制对自抗扰控制器参数进行整定。利用Matlab软件对提出的控制策略与PD控制、自抗扰控制进行仿真对比。结果表明:所提出的控制策略能更有效地对模型的非线性和风速等不可知量进行观测及处理,达到抑制风力机不平衡载荷、保证发电质量的控制目标。     

基于神经网络的最优带宽风电并网自抗扰控制

为了提高风能转换系统在故障穿越期间直流母线电压的暂态特性,解决线性自抗扰控制（LADRC）中固定的带宽带来的观测器响应速度和系统抗干扰性之间的矛盾,在线性自抗扰控制（LADRC）的基础上提出一种基于神经网络的最优带宽线性自抗扰控制（LADRC-OB）策略。首先分析带宽对系统性能的影响,然后根据系统已知模型设计LADRC控制器,并利用BP神经网络算法通过直流母线电压的参考值与实际值之间的偏差调整网络的输出。而神经网络的输出为LADRC的2个重要参数——观测器带宽ω₀和控制器带宽ω_c,这可解决LADRC的参数整定问题。最后,将LADRC-OB应用于1.5 MW的风能转换系统仿真模型中,并与采用双闭环PI时的控制效果进行对比,验证LADRC-OB具有更好的控制特性。此外,还对LADRC-OB的稳定性进行分析。     

改进人工蜂群算法及在自抗扰控制上的应用

在分析基本人工蜂群算法优缺点的基础上,提出了一种基于混沌全局搜索策略和局部优化搜索策略的改进人工蜂群算法。采用6个标准测试函数,经过仿真测试,验证了该算法与基本蜂群算法相比具有收敛速度快、寻优效果好和寻优效率高的优点。最后针对自抗扰控制器的参数优化难度大、不易寻找的问题,将改进的人工蜂群算法应用到自抗扰控制器的参数优化中,并和串级PID控制系统进行仿真对比。仿真结果表明,改进蜂群算法的自抗扰控制器能以对控制对象进行更快更好的控制,使被控对象处于更好的控制状态下,从而解决了自抗扰控制器参数寻优难度大、不易寻找的问题。     

基于自抗扰技术的柴油机SCR装置非线性控制器设计与仿真

选择性催化还原(简称SCR)反应具有典型的时滞性和不确定性,并受到"添蓝"供给模块执行能力的约束以及大气环境、系统性能状态和未建模因素等的干扰,NOx排放的准确控制成为问题。提出了使用带时滞的一阶惯性环节作为SCR装置数学模型,采用了扩张状态观测器估计和补偿总和扰动的影响,设计了新型非线性自抗扰控制器。仿真结果表明,该控制器对外扰和模型参数摄动的鲁棒性强,NOx控制的快速性和超调的矛盾得到调和。     

模糊布谷鸟算法在风电机组变桨自抗扰控制中的应用

针对自抗扰控制器存在参数众多整定难度大这一明显缺点,提出通过智能算法来实现参数的自动整定。分析布谷鸟算法的原理及步骤,利用模糊逻辑优化布谷鸟算法的种群多样性并改善其收敛速度,为实现自抗挠控制(ADRC)参数的自整定,将优化改善后的模糊布谷鸟算法应用到参数整定过程中。通过仿真试验,验证通过模糊布谷鸟算法自动整定ADRC参数的可行性,并就整定ADRC参数的过程与粒子群算法及常规布谷鸟算法进行对比验证。仿真结果表明,模糊布谷鸟算法整定ADRC参数的过程更加迅速,且整定后的ADRC能较好满足风力发电机变桨距控制要求,可有效维持风电机组输出功率的稳定性。     

核电蒸汽发生器水位的二自由度内模控制

为了在全工况范围内确保核电蒸汽发生器水位的控制品质,提出了一种二自由度内模控制结构.考虑到蒸汽质量流量波动对水位的显著影响,将前馈环节加入到该控制结构中,以提高系统的抗扰动能力;利用增益调度方法对5个典型工况点的前馈和反馈控制器进行整合,使系统实现良好的全局控制效果.在对控制系统性能进行理论分析的基础上给出了控制器参数的整定准则.仿真结果表明:该方法能够确保系统在各负荷段均具有良好的控制品质,且其整体性能优于自适应神经网络控制(ACNFC)及自整定PID控制.     

超超临界机组协调控制系统线性自抗扰优化控制研究

针对超超临界机组协调控制系统存在强耦合、非线性和大延迟的特点,将其进行类前馈解耦,设计了线性自抗扰控制器(LADRC),实现对系统的优化控制。采用MATLAB仿真算法,对给定和扰动作用下系统的响应进行分析,结果表明:LADRC控制下的被控量在仿真时间400～1 000 s内达到系统设定值,快速性优于PID控制。焓值和主蒸汽压力的抗扰动效果较好,且LADRC整定参数少,具有推广应用前景。     

基于改进型模糊线性自抗扰控制器的SCR脱硝系统优化控制

提出了一种改进型模糊线性自抗扰控制器(Fuzzy-MLADRC),该控制器采用高阶惯性环节对对象的大迟延特性进行补偿,并采用模糊规则对控制器参数进行调整.在选择性催化还原(SCR)脱硝系统中对Fuzzy-MLADRC进行了仿真研究,并将其与多种控制器的调节性能进行比较.结果 表明:对于大惯性、大迟延对象,Fuzzy-MLADRC的设定值追踪能力更强;在模型发生失配的情况下,Fuzzy-MLADRC相较于其他控制器具有更好的鲁棒性.     

基于自抗扰的微电网下垂控制

摘要： 针对由分布式能源发电组成的微电网中进行负荷投切、分布式电源的波动性、电力电子器件参数变化等引起的谐波问题,提出一种基于自抗扰控制器的抗扰控制策略。通过将自抗扰控制器与微电网的下垂控制相结合,由内扰和外扰引起的输出电压波动,通过前馈补偿消除干扰,提高电能质量。仿真结果表明,当负荷变化时,直流侧电源突加扰动时,该控制策略具有较好的抗扰性能和鲁棒性。     

改进灰狼优化算法在变桨距自抗扰控制中的应用

风电机组模型的不确定性以及风等外部干扰严重影响风电机组输出功率的稳定性,因此,将自抗扰控制器(ADRC)引入到风电机组变桨距控制中。当风速高于额定风速时,通过自抗扰变桨距控制策略有效调节桨距角,保证风电机组输出功率的稳定性。但ADRC参数繁多,仅靠专家经验进行整定比较困难。因此,文章提出将改进灰狼优化算法应用到ADRC中,完成参数的自寻优整定过程。仿真结果证明,经改进灰狼优化算法进行参数整定后的变桨距自抗扰控制系统能够对桨距角进行精确调整,并将输出功率快速稳定到额定值附近,具有较快的响应速度以及较好的抗扰动能力。     

孤岛双馈异步风力发电机组自抗扰控制研究

针对孤岛运行双馈异步风力发电机输出电压易受负载切换影响、PI控制器对电机参数依赖性高等问题,建立了包含励磁电流动态过程与电机参数误差的数学模型。将电机参数误差和励磁电流动态过程分别视为系统的内扰与外扰,应用分离性原理和零极点配置方法设计双闭环自抗扰控制器替代PI控制器,扩张状态观测器可实时估计系统总扰动,并通过前馈进行补偿。建立兆瓦级DFIG孤岛运行仿真模型进行验证,结果表明文章控制方法能够有效抑制负载切换引起的电压扰动和电机参数变化的影响,提高了系统抗扰动性能。     

蒸汽发生器水位SDRNN优化自抗扰控制

针对蒸汽发生器(SG)水位控制过程存在的主要问题,引入水位自抗扰控制(ADRC)方案.通过扩张状态观测器实时估计系统内、外扰动,并采用前馈方式予以动态补偿,同时依据状态误差矢量进行非线性反馈调节,缓解控制系统快速与超调之间的矛盾.并引入二阶对角递归神经网络(SDRNN)动态辨识SG Jacobian信息,实时优化自抗扰控制器参数.分别在水位、蒸汽和给水扰动下进行SG水位仿真实验,并对比了前馈串级PI控制与SDRNN-ADRC控制的响应曲线.结果表明:在扰动工况及控制对象参数时变下,此SG水位控制系统的控制响应迅速、超调小且稳态误差小,具有优良的动、静态性能.     

超临界火电机组主蒸汽温度控制算法研究

针对火电机组主蒸汽温度控制系统的大惯性和大时滞特性,将线性自抗扰控制、经典串级PID控制、微分先行控制策略、史密斯(Smith)预估控制等几种温度控制方案的控制效果进行仿真对比。仿真结果表明:经典串级PID控制策略的控制效果差;微分先行(D-PI)控制策略的响应速度快,但鲁棒性差;Smith预估算法能够小幅改善主控制器的控制效果,但效果不够好;线性自抗扰控制策略的控制效果较好、抗干扰能力较强、鲁棒性较强。在面对主蒸汽温度控制问题时,线性自抗扰控制是一种能够替代传统控制策略的合理、有效的选择。