伺服系统滑模变结构扰动及瞬时转速观测器

本文提出了一种滑模观测顺,用于观测伺服系统负载扰动及瞬时转速,不仅可以减小传统的Ｍ／Ｔ法测量速度造成的时间延迟,改善伺服系统动脉性能,而且通过动态转矩补偿控制,提高系统抗负载扰动的能力,仿真结果验证了该方案的有效性。     

基于信号时滞补偿的HVDC和同步发电机的广域协调控制

针对发电机励磁和HVDC附加控制相互作用而可能引起系统阻尼性能变差的问题,通过对包含n台发电机以及1条直流线路的系统模型进行推导,得到了发电机励磁系统和HVDC附加控制的广域协调控制规律。该控制器利用广域信号补偿HVDC和发电机参数之间的耦合作用,但远端测量系统和广域控制信号所引入的延迟会影响控制器的性能。本文重点分析了时间延迟对系统振荡阻尼的影响,并引入统一Smith预估器方法以保持在较大时间延迟时电力系统的性能。交直流四机系统的仿真阐明了延迟对模态阻尼的影响以及延迟补偿的意义。仿真还表明统一Smith预估器的引入使得发电机转速和交流线路的传输功率在较大时间延迟下仍能够有较好的阻尼,并具有一定的鲁棒性。     

考虑时延影响的互联电网区间阻尼控制

采用广域信息可有效地提高大型互联电力系统的动态性能。在这个过程中,信号传输和处理的时间延迟不可忽略。文中利用留数矩阵确定广域控制回路;采用Pade逼近法近似广域信号时间延迟,并写成状态空间形式,使系统变为不显含时延项的控制系统;设计了区间阻尼控制器,分析了时延对其性能的影响,并应用线性最优方法确定其反馈控制参数。两区四机系统上的仿真结果说明了考虑时间延迟的情况下,应用线性最优方法来确定区间阻尼控制器的反馈控制参数,能有效抑制区间低频振荡,提高互联电网的稳定性。     

超高速低载频比下永磁同步电机无差拍电流控制

基于数字控制的超高速电机驱动系统具有运行速域宽、载频比低的特性，采用传统无差拍控制已不能保证其电流环在高速区域的控制性能及稳定性。针对上述问题，通过在Z域构建超高速电机电流环复矢量等效模型，分析了低载频比下等效延迟项对无差拍控制系统稳定性的影响；推导了无差拍控制近似离散模型误差及参数失配误差解析式并对其定量分析。提出一种适用于超高速电机低载频比运行的改进型方法：一方面采用基于离散滑模观测器的电压前馈补偿方案，有效加强了系统抗模型误差和参数扰动的鲁棒性；另一方面将观测器控制函数与扰动量引入电流预测模型，并对时间延迟附加项修正补偿，有效消除了系统延迟的综合影响。最后，仿真和实验验证所提理论及方法的正确性。     

基于最小均方时延估计法的强迫功率振荡扰动源定位方法

当电网发生强迫功率振荡时,快速找到扰动源并将其切除,对保障电网的安全稳定运行具有重要意义。电网中强迫功率振荡引起的机电扰动会沿着输电线路在电网中传播,根据传播到不同位置的扰动波形具有时间延迟的特点,提出了一种利用最小均方时延估计法定位扰动源的方法。利用二次差分法检测强迫功率振荡起振后,通过计算关键母线频率出现扰动波形的时差和先后次序,分析扰动传播的顺序,从而确定扰动源的位置。该方法只需要广域测量信息,可以实现在线应用。四机两区域系统算例和华中电网算例均验证了该方法的有效性。     

操作条件扰动在PEMFC性能优化中的应用

以质子交换膜燃料电池(PEMFC)单电池为研究对象,研究了电流短路、电流扰动以及空气流量扰动这三个操作条件扰动对PEMFC单电池的极化曲线和功率曲线的影响。研究结果表明,电流短路能够有效提高PEMFC的输出性能,尤其是在大电流情况下,输出电压最高可提高62.96%,输出功率最高可提高30.36%;电流向上扰动和空气流量向下扰动在大电流下均可以提高PEMFC的输出性能,在小电流下对PEMFC的性能影响不明显。     

恒压恒频PWM变换器nk±m次谐波重复控制策略

提出了一种nk±m次谐波重复控制器用于提高恒压恒频PWM变换器系统的性能.该重复控制器可针对不同场合的需求,赋予n和m以不同的数值,从而实现对任一指定的nk±m次谐波的无静差跟踪或扰动抑制.与常规重复控制器相比,该重复控制器具有时间延迟小、收敛速度快、数字实现所需的内存单元少、表达式通用等优点.最后,给出了一个将nk±...     

基于七阶EKF的永磁直线伺服系统变质量估计和扰动补偿

永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统易受摩擦力和推力波动等外部扰动的影响,为保证系统按照期望轨迹运动,需要对这些扰动进行补偿,而且系统质量信息的准确性对扰动补偿能力有很大影响。针对这一问题,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的变质量估计和扰动补偿方法。首先,建立与电机位置有关的扰动模型,作为扰动补偿器。然后,采用七阶EKF计算电机初始位置、估计质量的变化并反映到扰动补偿器中,同时通过自适应律整定扰动模型系数确保扰动模型与实际扰动保持同步,实现对系统的变质量估计和扰动补偿。实验结果证明了所提控制方案的有效性与可行性,明显提高了系统的位置跟踪性能和抗扰性能。     

基于重复控制的高频响直线伺服系统

无铁心永磁直线同步电机具有零齿槽效应、速度范围宽、动态性能高等特点,但其在高精密加工过程中存在的周期性输入和周期性负载扰动会降低系统的伺服性能。为了削弱周期性负载扰动的影响,采用重复控制器和伪微分前馈反馈控制(PDFF)速度控制器来抑制周期性负载扰动的影响。仿真结果表明,所采用的控制系统在实现高频响基础上,有效地抑制了周期性负载扰动对伺服系统的影响并且对周期性输入信号具有良好的跟踪特性。     

永磁直线同步电机的双闭环鲁棒补偿控制

针对永磁直线同步电机的控制系统易受参数变化、传输延迟及外部扰动影响的问题,提出一种鲁棒补偿控制器和时间延迟补偿器相结合的控制方案用于电流环和速度环的双闭环控制.鲁棒补偿控制器由一阶参考模型的逆函数、一个输入项和一个积分项组成.系统延迟补偿器采用逆系统延迟模型来补偿系统传输延迟效应.该复合控制方案可以减少由于参考模型与未...     

高性能永磁直线同步电机鲁棒速度伺服系统的研究

文章针对高性能永磁直线同步电机 ( PML SM)速度伺服系统的要求 ,首先提出了一种基于传统观测器导出的辨识方法 ,对负载阻力、动子质量 ,粘滞摩擦系数进行在线辨识 ,实时补偿上述 3个参数变化所造成的推力扰动。其次 ,设计了一个时滞补偿器 ,对逆变器电路电力传输滞后和转速测量滞后所造成的系统动态性能下降进行了补偿。最后 ,结合 IP速度控制器设计了一高性能永磁直线同步电机速度伺服系统。仿真实验表明 ,所设计系统具有很强的鲁棒伺服性能。     

含荷电状态修正和通信延迟的储能电站负荷频率鲁棒控制

针对储能电站参与调频时与传统机组的协调问题及通信延迟产生的影响,设计了一种含荷电状态(SOC)修正和通信延迟的储能电站负荷频率鲁棒控制方法.首先,在储能电站参与频率控制过程设计SOC回归修正环节与传统机组进行协调而实现SOC裕度调节,同时考虑协调过程存在通信延迟问题,建立含储能电站SOC回归修正的区域电网延迟系统模型.其次,考虑通信延迟对于系统控制性能的影响,在负荷频率控制系统延迟边际计算的基础上,设计储能电站负荷频率控制的系统鲁棒控制器,对可再生能源功率扰动进行抑制并实现系统频率的快速恢复与偏差调节.最后,基于MATLAB/Simulink平台对负荷频率控制系统进行仿真验证,结果证明了所提方法的有效性.     

Robust design of vibration suppression control system for crane using sway angle observer considering friction disturbance

It is desirable for a container crane to operate smoothly and quickly. For this purpose, the control system of a container crane should be capable of antisway control for suppressing vibrations. A vision sensor system is often used to detect the sway angle. However, since a control system with a vision sensor has a delay time when determining the angle, it sometimes leads to deterioration of control performance owing to the delay time. In order to overcome this problem, this paper proposes a new antisway crane control system based on a dual‐state observer with sensor‐delay correction. However, because of nonlinear friction in the crane, the estimation accuracy achieved by using the observer is poor. To overcome this problem, this paper proposes a disturbance observer considering friction disturbance. The control performance and e?ectiveness of the proposed robust control system based on the estimated information are shown to be satisfactory by experimental results. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 184(3): 36–46, 2013; Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com). DOI 10.1002/eej.22412     

基于自抗扰控制的火电厂主汽温控制系统及其参数整定

自抗扰控制器（ADRC）是通过改进经典比例积分微分（PID）控制的缺陷而形成的新型控制器,性能优良并且算法简单。针对火电厂过热汽温控制系统的大滞后、大惯性以及动态特性随工况变化的不确定性等特点,为了提高控制系统的动态性能和鲁棒性,文中给出了主汽温的自抗扰控制方案,该控制方案不需要精确模型参数而实现干扰补偿。在电厂热工过程控制实时仿真平台STAR-90上,使用集散控制系统自身控制模块实现了自抗扰控制系统的构建,这对于工程实际应用具有重要意义。以某超临界600 MW直流锅炉发电机组仿真机的主汽温为对象,进行ADRC控制下的变工况、10%扰动和快速减负荷（RB）实时仿真试验。结果表明,用ADRC技术建立的过热汽温控制系统与PID控制系统相比,该系统对被控对象特性的不确定性和外部扰动具有较强的适应性和鲁棒性,具有优良的控制性能。     

永磁同步电机抗扰控制技术优化设计

在某些自动化设备中,对永磁同步电机常具有较高的稳定性要求和抗扰要求,故针对永磁同步电机位置伺服系统设计了一种高性能抗扰控制策略,采用等价输入干扰(EID)估计器来估计和补偿系统所受干扰,采用backstepping方法保证系统稳定性,并在此基础上引入电流前馈提升系统在负载突变时的响应速度,对系统的抗扰性能进行优化。仿真结果表明,所设计的抗扰控制策略可以使系统在干扰作用下保持较高精度的阶跃响应和信号跟踪能力,具有良好的稳定性和抗扰特性,对永磁同步电机抗扰控制技术优化有一定的可行性和参考价值。     

一类参数不确定大迟延对象的加权混合灵敏度H_∞控制

讨论一类具有参数不确定性大迟延对象的混合灵敏度H∞控制方法。通过选取适合的不确定性权函数、性能权函数和控制权函数,实现系统的鲁棒性能设计。仿真结果表明,采用本方法设计的控制器,使系统具有良好的鲁棒性能和较强的抗干扰性能,并能实现控制输出限幅。     

考虑死区的水轮机调节系统非线性自抗扰控制

针对含死区环节和机械时滞的水轮机调节系统,提出了一种改进状态误差反馈控制律的自抗扰控制方法。首先,考虑电液随动系统传动过程中存在的间隙特性,建立含非线性死区环节和机械时滞的水轮机调节系统数学模型。其次,通过坐标变换将具有死区和时延特性的状态空间方程转化为可控标准化数学模型。然后,引入PID积分环节,设计新型的自抗扰控制器,消除状态误差反馈控制律处理误差信号过程中出现的抖振现象。最终,基于Lyapunov稳定性定理,分析系统误差方程,证明了扩张状态观测器的收敛性。仿真结果表明,所提控制器在不同运行工况下的控制效果均优于PID控制和传统自抗扰控制,验证了所设计控制器的有效性和优越性,具有良好的参考价值。     

永磁同步电机改进预测电流控制

在模型预测控制中,大量的计算会产生动作延迟,并且离散化方法的不准确性也会将误差引入系统,当采样时间较长时上述两种情况会导致系统性能恶化。为解决该问题,可采用双线性变换法获得更为精确的电机离散时间模型,该离散方法可保证系统有更优的稳定性。再通过引入延时补偿来解决预测电流时由于计算导致的动作延迟,从而减小电流纹波。基于此搭建仿真模型并进行试验研究,仿真与试验证明该预测系统具有动态跟踪特性好、电流纹波小和抗负载扰动强等优点。     

基于滑模观测器扰动抑制的永磁同步电机模型预测控制方法

电机参数精度直接影响模型预测控制的性能,当出现参数失配时,会出现稳态误差,严重时影响系统稳定性。为了降低参数失配对模型预测控制性能的影响,提出了一种基于滑模扰动观测器补偿的模型预测电流控制算法。首先,将利用精确参数和离线参数预测得到的电流误差作为补偿项添加至预测模型中,构建了基于扰动补偿的永磁同步电机预测模型。其次,根据滑模变结构原理,建立了扰动观测器,并将实时检测到的扰动量用于模型预测计算中,用以补偿由参数失配带来的预测误差。由于所提出的滑模扰动观测器是根据新型双曲正切函数趋近律建立的,抖振现象能够得到抑制,且不需再使用低通滤波器,降低了延时效应。实验结果表明,提出的基于滑模扰动观测器补偿的模型预测电流控制能够降低由参数失配带来的稳态误差与电流波动,达到参数不失配时的模型预测控制精度,具有很高的应用价值。