基于自抗扰控制的永磁同步电机调速系统的研究

永磁同步电机(Permanent Magnetic Synchronous Motor, PMSM)因结构简单、尺寸灵活多样、效率高、可靠性强、易于控制等优点,已在航空航天、武器随动系统、船舶动力定位等领域广泛应用。自抗扰控制作为一种新型的非线性控制技术,可以有效克服PID控制在复杂、高效控制领域的缺点。设计一种自抗扰控制器取代速度、电流环的PI控制器,在MATLAB/Simulink中搭建系统模型。仿真结果表明,运用自抗扰控制可以有效解决超调与抗扰问题,提高控制性能。     

中低速磁浮道岔振动与控制研究现状与展望

磁浮道岔是中低速磁浮轨道交通的关键结构,磁浮列车—道岔耦合振动直接影响行车的安全性和平稳性,也是制约磁浮道岔设计优化的主要因素。文章针对中低速磁浮道岔,总结分析了当前国内外磁浮道岔振动、振动控制的研究现状及研究不足。磁浮列车—道岔耦合振动是一个由悬浮控制器、车辆和道岔所组成非线性系统问题,在此基础上对中低速磁浮道岔振动与控制的研究方向作出了展望。     

日本城市交通CHSST磁浮技术（一）

磁浮技术是城市轨道交通的一种选择。磁浮系统采用电磁悬浮原理,依靠车载电磁石和导轨铁轨之间的吸力而实现悬浮,使用车载直线感应电机及导轨上的反应铝板来进行驱动。本文选择了美国交通部联邦交通管理局《美国城市交通用CHSST磁浮技术评估》的部分内容,对日本CHSST磁浮系统在系统构成、环境的影响、性能及安全、建设和运营成本等方面进行介绍,对指导轨道交通方式的选择,具有很好的参考价值。     

基于自抗扰控制技术的电子节气门控制

为解决传统线性控制器无法满足汽车电子节气门控制要求的问题,利用自抗扰控制技术进行了电子节气门非线性控制器研究。首先根据博世公司的电子节气门性能指标,给出了参考过渡过程和采样时间的选取准则;然后通过将建模误差等不确定性看作加性外部扰动,利用扩张状态观测器实时估计出作用于系统的扰动总和,并给予补偿。仿真表明,基于自抗扰控制技术的控制方法能够很好地实现电子节气门的快速跟踪控制,而且具有较强的鲁棒性。     

基于动力学的中低速磁浮转向架载荷特性分析

通过分析中低速磁浮车辆走形机构结构原理,对磁浮车的悬浮控制模块进行合理简化,利用SIMPACK动力学仿真软件,建立中低速磁浮车辆动力学仿真模型,对车辆在各工况下的载荷特性进行分析,并提出影响车辆动载荷特性的关键点,为磁浮车走形机构的参数优化提供理论依据。     

灭火机器人火源追踪抗扰算法研究和应用

为实现灭火机器人利用热成像仪对火灾热源快速跟踪，对二维云台进行了水平回转和垂向俯仰方向的动力学建模，采用自抗扰控制器进行了跟踪控制仿真实验并对控制器进行了参数整定。在仿真实验基础上，对云台追踪系统进行了传统PID和ADRC自抗扰算法的实物对比验证。实验结果表明，所研发的自动追踪抗扰算法具备超调量小、调节时间短和抗扰动性能强等优势，为提高灭火器人定点灭火功能提供依据。     

高速磁浮牵引控制集成技术研究

为提高列车运行性能、减少人为失误,高速磁浮需使用自动驾驶控制技术;而磁浮列车牵引控制系统被布置在地面牵引变电所中,所控制的直线电机定子被沿线路布置,为实现高可靠、高实时性地驱动列车运行,驾驶控制功能势必需要被集成到牵引系统中,但目前尚无集成了驾驶控制功能的牵引控制系统实现方案。为此,文章提出一种高速磁浮系统牵引控制集成技术,其在传统逻辑控制功能的基础上增加了定子段换步功能,同时将传统牵引控制方案中的加减速度限制、冲击率限制、牵引/制动工况转换等功能整合到驾驶控制系统中,在运行控制系统指令的协调下,实现了磁浮牵引系统逻辑控制、驾驶控制和换步控制功能的集成。文中介绍了集成控制系统中牵引控制和驾驶控制中的融合特性;同时基于高速磁浮牵引系统电流变化的特点,提出了一种驾驶控制补偿曲线计算方案。半实物仿真测试结果显示,文中所提方案适应高速磁浮牵引系统的分段换步特性,可跟踪既定运行计划,列车运行速度稳定,无超速触发现象,停车精度高,运行控制指令响应实时性好。该牵引控制集成技术方案被用于某高速磁浮试验线,完成了包括车辆系统、运行控制系统和牵引系统的全系统集成测试。测试结果显示,该集成方案控制延时短,速度控制精度达到1 km/h,停车满足±30 cm精度要求,证明了本方案的可行性和可用性。     

单自由度磁浮式振动控制系统的非线性动力特性

提出了应用可控磁悬浮技术来解决传统隔震器在竖向振动控制方面所面临的难题,导出了基于可控磁悬浮技术的单自由度磁浮式控制系统的动力学方程,讨论了系统的稳定性,并应用数值方法,对系统在地面竖向谐振激励下的响应进行了定量分析,研究了系统的响应及其激振频率和初始悬浮高度之间的关系.结果表明,受控体的初始悬浮位置是系统的稳定平衡点,且对有阻尼自治系统是渐进稳定的,而对无阻尼自治系统是L稳定的;系统的幅频特性曲线没有不稳定区和跳跃现象;当激励频率或初始悬浮高度小于某一特定值时,系统响应随激励频率或初始悬浮高度的增加迅速减小,而当大于该特定值时,系统响应的变化很小.     

自抗扰控制器的建模与仿真分析

为提高自抗扰控制器仿真工作效率,解决程序建模的难度及耗费时间的问题,通过对自抗扰控制器结构及控制原理进行研究,以跟踪微分器建模为例,引入最速控制综合函数,利用Matlab中的Simulink模块对跟踪微分器进行建模、封装并建立自定义库,进行实验分析研究。结果表明:采用Simulink模块搭建的系统模型,能够很好地跟踪输入信号的同时还便于调节参数,可以直观地观察仿真结果并进行参数综合调整以达到最优控制效果。利用此方法对自抗扰控制器的各控制部分进行建模并建立自定义库,能够提高仿真实验的效率,其操作效果要优于利用建立函数文件的方法。     

自抗扰控制在推力矢量飞机大迎角机动中的应用

为实现推力矢量飞机的大迎角机动控制,提出一种基于自抗扰控制的三通道解耦控制策略.以第三代战机F16公开数据为基础,添加推力矢量模型,利用双发推力矢量喷管组合偏转产生大迎角机动的期望三轴力矩.在纵向、横向和航向通道分别独立设计自抗扰控制器,将系统中未建模动态、不确定性以及通道间的强耦合视作总扰动进行估计并补偿,并在纵向和航向通道引入角速度阻尼反馈项,使原始飞行器开环动力学闭环近似为一个广义对象,降低了自抗扰控制器的设计阶次.选取眼镜蛇机动和赫伯斯特机动两种典型的过失速机动动作进行控制策略验证,数值仿真结果表明,所设计的三通道独立自抗扰控制器能够消除通道间的强耦合,完成推力矢量飞机的大迎角机动控制.蒙特卡罗仿真测试表明,所提控制策略具有较强的鲁棒性.