面向乘客舒适性的多列车协同巡航控制

为了提高多高速列车在协同运行时的安全性以及舒适性,提出了一种基于改进分布式一致性算法的多高速列车协同巡航控制策略。首先,设计了可随列车运行速度实时变化的安全距离间隔。其次,联合加权双曲正切函数给出分布式协同控制策略;同时通过坐标变换将列车闭环动力学误差模型转换为典型的二阶多智能体系统模型,并利用李雅普诺夫稳定性证明了闭环系统在误差状态下的渐进稳定性。最后,通过仿真对所提方法进行验证,所提方法能动态的调节列车之间的安全距离,且始终将加速度限制在[-0.7,0.7]m/s²以内。结果表明了多列车跟踪运行的安全性和舒适性都能得到保障。     

高速列车分布式速度协同跟踪控制方法研究

针对高速列车运行过程中受外界干扰而导致的各车厢速度不同步问题,提出了一种基于改进扰动观测器的高速列车分 布式速度协同跟踪控制一致性算法。 首先,建立高速列车分布式模型,其次,将高速列车与多智能体系统相结合,设计分布式速 度协同跟踪控制算法;同时利用改进的扰动观测器估计系统的复合未知扰动,并将其观测值反馈补偿给控制器,以消除复合未 知扰动对高速列车运行的影响;通过 Lyapunov 稳定性理论分别证明了控制器和观测器的稳定性。 最后,通过仿真对所提方法 进行验证,所提方法的速度跟踪精确度达到了 99. 9%。     

三电平PWM整流器多模型预测控制方法

针对PWM整流器滤波电感、等效电阻等参数失配时高性能控制问题,在模型预测控制的基础上引入多模型自适应环节,提出一种三电平PWM整流器多模型预测控制方法。在该方案中,根据整流器模型参数实测值及其波动范围建立多模型集,由各子模型预测输出与整流器系统实际输出偏差,确定与实际系统模型匹配度较高的多个子模型,加权求和后即可确定最优系统参数。针对多模型自适应控制与模型预测控制相结合引起的大负荷在线计算问题,提出一种在线优化多模型预测控制方法,分别设计了在线优化移动子集和多电平快速预测控制方法对其进行简化。最后,实验结果表明所提控制策略的正确性和有效性。     

永磁同步电机改进型鲁棒模型预测转矩控制

针对永磁同步电机传统模型预测转矩控制策略存在脉动大、抗干扰能力差、权重因子需要反复调试等缺点,提出了一种基于自抗扰控制器的改进型鲁棒模型预测转矩控制策略。首先,通过设计转速环自抗扰控制器,并引入一种连续且平滑的新型fal函数,进一步提高了自抗扰控制的控制性能。然后,设计了一种无权重系数的价值函数,优化系统控制性能的同时简化了设计过程,解决了权重因子调试的问题。最后,采用两步预测降低延时对控制系统的影响,提高了控制精度。仿真和实验结果表明,提出的改进型鲁棒模型预测转矩控制策略有效降低了系统脉动,提高了系统的控制性能和参数鲁棒性。     

同步发电机励磁快速模型预测控制研究

介绍了一种新的控制器设计方法——在线优化快速预测控制方法,并将这种方法应用到同步发电机励磁控制中,以有功功率、角速度、机端电压和励磁电压的偏差量组合作为全局变量,以预测步数内系统状态轨迹和控制量的偏差最小为优化控制指标,并考虑以系统微分方程、状态和输入为约束条件。算法中对滚动优化模型进行简化,运用区块排除法、温启动等有效地降低了模型预测控制在线计算复杂度,可加快在线运算速度。对单机无穷大系统的仿真结果表明,该励磁控制方法优于一般励磁控制方法,控制效果好。此外,控制器的控制效果可由预测步数控制,灵活方便。     

基于模糊和预测的永磁同步电动机自适应控制

针对永磁同步电动机常规模糊控制的不足,提出了一种基于模糊和预测的自适应控制策略.该策略通过分析模糊控制存在的控制盲区,设计了控制模式切换值,并在速度偏差较大时采用带修正因子的模糊控制,以改善对象在不同情况下的动态响应特性;而当小偏差时采用基于模型的一步预测控制,提高控制精度.仿真结果表明,采用该方法的调速系统具有良好的控制效果.     

三相光伏并网逆变器多目标优化模型预测控制

三相电压型并网逆变器广泛用于光伏发电领域。逆变控制方法用于提高并网系统效率和响应质量。模型预测控制策略使用离散时间模型预测下一个采样周期所有可能的输出值,根据评估函数选取最优电压向量。将模型预测控制用于三相电压型并网逆变器中。首先,建立三相光伏逆变器在d-q坐标系下的瞬时功率数学模型。其次,设计预测函数在线预测逆变并网参数。选择合适的目标函数控制逆变器下一采样周期的输出值。d-q坐标系下的跟踪精确迅速,所提出的控制策略计算量小,无需PWM调制,更容易实现。然后,对模型预测控制进行多目标优化。设计电流解耦控制减小系统输出有功功率,改变评估函数提高输出电流质量,修正交流侧电压参数提高预测的准确性。最后,仿真和实验结果证明提出的控制策略输出电流具有良好的动态性能和较低的谐波畸变率,可快速跟踪给定的参考值,具有无功补偿的功能。     

高速列车分布式super-twisting滑模控制研究

针对不确定因素及外界干扰下高速列车分布式协同控制问题,提出基于super-twisting滑模一致性算法的高速列车速度跟踪控制策略。首先,考虑列车受到的外部干扰、基本阻力及车厢间耦合作用力,构建高速列车多智能体模型;其次,利用相邻车厢的位移和速度信息设计一致性滑模函数,引入super-twisting算法削弱控制输入抖振;最后,设计分布式二阶滑模控制律,并采用Lyapunov理论验证算法稳定性。以高速列车实际参数进行仿真研究,并加入外界干扰,利用本文方法、普通一致性、PID一致性及滑模一致性方法进行仿真。结果表明,相较于其他3种方法,所提算法能使车厢单元快速、精准跟踪目标速度曲线,速度误差在(-0.8～1.1)×10^-3 m/s内,同时使相邻车厢距离保持在安全范围内,且控制输入较平滑,对外部干扰有较好的鲁棒性。     

基于优化预测控制的VIENNA整流器研究

提出一种基于优化预测控制的VIENNA整流器设计方案,在其拓扑结构原理分析的基础上,对整流器参数进行优化设计。优化预测控制的外环控制是在功率预测控制基础上引入准比例谐振(QPR)电流控制,其内环控制采用无差拍控制。仿真和实验表明,该控制策略有效地实现了功率因数校正,直流输出侧具有较好的抗扰性、平稳性。     

基于转矩观测的非线性最大风能追踪控制

针对非线性的风电系统,设计了基于耗散系统理论框架的L2范数优化鲁棒速度控制器,能够有效地提高系统的鲁棒性和快速性,但是不断变化的气动转矩限制了其实际应用。为了克服气动转矩突变对风电系统的不良影响,设计了一个自适应的转矩观测器,在线辨识系统转动惯量,进行精确的前馈补偿,从而大大提高了系统的抗干扰能力。以1.5 MW直驱永磁风电机组作为研究对象,进行了仿真和实验研究,结果表明该控制策略可以实现快速的风速跟踪,并且对于干扰具有较强的鲁棒性。     

改进型永磁同步电机有限控制集模型预测速度控制

永磁同步电机传统有限集模型预测速度控制策略中电压矢量方向固定,可选矢量范围具有一定局限性,输出电压的突然变化,会导致电流纹波较大。因此,提出了一种基于电压细分的有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)直接速度控制策略。所提策略在FCS-MPC方案中引入了一组具有可调振幅和可移动原点特征的有限电压细分矢量作为候选电压,同时为了获得更准确的电流预测,使用了双线性变换(即Tustin变换)积分近似。该控制器能够预测未来电流和速度,并使用脉宽调制输出最佳细分电压。采用两电平三相逆变器驱动的永磁同步电机进行仿真验证结果表明,与传统的FCS-MPC方案相比,所提策略有效地减小了电流纹波,拓宽了电压矢量选择的范围,同时提高了电机鲁棒性。     

基于最优预见控制的货运列车速度跟踪控制研究

列车速度曲线的精确跟踪是货运列车自动驾驶系统保证稳定性、精确性和安全性的关键。货运列车速度跟踪系统大时滞特性会造成控制精度下降和能耗增加的问题。为解决该问题,研究了牵引制动系统响应时间和指令传输延时特性,构建了列车速度跟踪控制滞后模型。利用差分算子处理列车动力模型中的滞后项,构造最优预见速度跟踪控制器。仿真对比试验表明,基于最优预见控制的货运列车速度跟踪控制器具有响应快、速度误差小、安全性高等特点。     

双永磁同步电机系统非级联预测速度同步控制

针对传统双电机控制系统中,运动惯性以及响应不及时等影响速度同步精度和动态响应速度的问题,本文提出了一种双永磁同步电机系统非级联预测速度同步控制策略,将双电机系统看作一个多输入多输出系统进行统一建模,应用有限控制集模型预测控制设计一个紧凑的双电机系统控制器,并将速度同步误差、速度跟踪误差和电机运行性能同时引入模型预测控制的价值函数中,实现多变量的协同优化控制。此外,为满足实际用户需求,引入弱磁、电流限制两个前端模块实现对电压、电流的约束。最后通过仿真进行了转速阶跃信号跟踪、抗负载扰动等对比验证,结果证明所提出的非级联预测速度同步控制策略较传统交叉耦合控制策略能够更有效提升双永磁同步电机系统的转速同步控制性能     

基于Kautz模型的优化补偿预测函数控制

利用Kautz函数逼近得到表征过程对象的状态空间方程,基于Kautz模型设计一种稳定的自适应预测函数控制器。通过对闭环系统广义状态方程的稳定性分析,依据Lyapunov稳定性定理得到控制系统稳定的条件。并对算法进行改进,提出一种衰减因子优化补偿方法,设计局部搜索和混沌优化2种算法实现在线寻优调节补偿因子,抑制系统突变,减少调节时间,提高控制品质。仿真研究证明了该控制算法的有效性。     

基于模型预测控制的永磁同步电机参数辨识

为了达到永磁同步电机系统的动态响应快、稳态误差小、控制精度高的要求,采用模型预测控制设计转速控制器和电流控制器分别代替传统矢量控制系统的转速PI控制器和电流PI控制器,又因预测控制器较依赖于电机模型参数,易在电机运行过程产生参数失配现象,提出模型参考自适应方法对基于模型预测控制的永磁同步电机进行在线多参数辨识,以保证电机控制系统的性能要求,为了解决多参数辨识存在的欠秩问题,采用模型参考自适应分步辨识策略,以准确辨识电机模型参数,并在MATLAB/Simulink上仿真验证了所描述方法的有效性和可行性。     

基于模糊控制在线整定新趋近律的速度调节器研究

针对传统指数趋近律滑模变结构控制抖振大和参数整定难的问题,设计了一种新的滑模趋近律并采用模糊控制以实现参数整定。在双闭环直流调速系统中,基于新趋近律设计了速度调节器;同时为了提高趋近律参数整定效率,利用模糊控制设计了趋近律参数在线整定方法,通过模糊控制在线整定新趋近律的滑模参数来提高系统的调速性能。在Matlab/Simulink中搭建直流调速系统的仿真模型,结果表明所设计的新趋近律在抑制抖振和快速收敛方面优于传统指数趋近律,相较于试凑法模糊控制在线整定趋近律参数的效率更高、性能更好。     

基于双模态控制的异步电机并联运行方法的研究

针对两台电机参数和负载不一致的情形,在原有单台电机磁场定向矢量控制模型的基础上,结合平均的思想,推导出适合一个逆变器控制两台电机的磁场定向控制模型。该数学模型在矢量控制思想的核心下,利用定子电流的q轴分量控制电机的平均转矩,d轴分量控制平均转子磁通。由于PI控制和模糊滑模变结构控制在交流调试系统中的局限性,利用它们的各自优点,采用双模态控制方法对交流异步电动机系统进行控制。仿真结果表明,无论在启动时负荷不均衡、运行时负荷不均衡还是运行时负荷均衡情况下,该系统都能平稳运行,且具有较好的动态、稳态性能。该方案的研究对轨道交通意义较大。     

基于全阶状态滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制策略

传统模型预测控制(MPC)需要对永磁同步电机(PMSM)的所有电压矢量进行动态预测,存在计算量大,计算周期长的问题。因此,提出一种改进型模型预测电流控制(MPCC)方案,该方案采用一种缩减电压矢量选择的方式,降低了算法的冗余度和计算量,提高了控制效率。在此基础上,采用全阶滑模观测器对PMSM的转子位置和转速进行精准估测,在设计全阶滑模观测器的过程中,将模糊控制的思想融入传统滑模观测器中,有效解决了转子位置和转速在观测过程中存在抖振的问题。最后,通过仿真验证了该方案的正确性和实用性。     

基于模糊动态代价函数的永磁同步电机有限控制集模型预测电流控制

提出一种基于模糊动态代价函数的有限控制集模型预测电流控制方法。分析了dq轴电流及开关次数三个控制目标权重分配不同对电流控制性能的影响,针对传统有限控制集模型预测电流控制中代价函数的dq轴电流项无针对性优化的状况,通过判断转速偏差及转速变化率,应用模糊算法对权重系数进行多目标动态优化分配,并给出模糊论域和相应的模糊推理规则设计。该方法提高了动态过程中系统电流响应速度,优化了逆变器开关频率,改善了不同权重系数下系统动态性能和稳态裕度相互制约的状况。仿真和实验结果均证明了所提方法的有效性。