PMSM两自由度鲁棒转速控制器设计

为了提升永磁同步电机(PMSM)转速控制性能,设计了一种用于PMSM的两自由度(TDOF)鲁棒转速控制器。控制器中电流内环沿用了传统PI调节器,而转速调节使用了TDOF控制。在考虑了PMSM数学模型中非线性因素的基础上完成了闭环系统的全局指数稳定性证明,所得到的稳定条件可作为参数整定依据。TDOF鲁棒转速控制器对表贴式和内嵌式PMSM均适用,并对参数不确定性和外部转矩扰动具有非常好的鲁棒性。利用PMSM驱动测试平台开展了TDOF鲁棒转速控制器与传统PI转速控制器的对比实验,实验结果显示出新方案在控制性能和调试简便性等方面具有显著优势。     

异步电动机间接磁场定向的二自由度鲁棒控制器

间接磁场定向控制(IFOC)的异步电动机控制系统性能容易受到转子电阻变化和外界扰动的影响,一般的鲁棒控制在兼顾系统鲁棒稳定性和鲁棒性方面有所不足.为了解决这些问题,研究将基于Youla参数化的二自由度控制结构用于异步电动机的间接磁场定向控制,H<,∞>反馈控制器用于保证反馈闭环的鲁棒稳定性和鲁棒性能,设计基于日:优化的前馈控制器来保证系统即使在存在模型误差的情况下,仍具有良好的鲁棒跟踪性.仿真结果表明,所设计的二自由度控制器能够提高系统在参数变化和外界干扰下的性能.     

二自由度控制的鲁棒伺服系统

通常的—自由度控制的伺服系统,在谋求较好的跟踪特性的情况下,不能兼顾具有良好的反馈特性,因而当存在控制对象的模型化误差或参数变化时,其跟踪特性变得很差,以致不能正常工作。本文采用(?)自由度控制理论设计了鲁棒伺服系统。这种系统由于可独立设计跟踪特性和反馈特性,可同时具有良好的跟踪特性和反馈特性,因而当控制对象的参数大范围变化时,仍具有良好的跟踪特性。     

永磁同步电机调速系统的一种新型二自由度控制器

在永磁同步电机调速系统中,基于扰动观测器的传统二自由度控制系统对阶跃输入的跟踪性能与其抗扰性能之间存在耦合,因此控制器的参数整定过程比较复杂。提出了一种新型二自由度控制器。这种新型控制器利用更高一阶的扩张状态观测器取代传统控制器中的扰动观测器,同时对转速和扰动转矩进行观测。利用观测的转速和扰动转矩分别作为反馈量和前馈补偿量,从而实现系统跟踪性能与抗扰性能的完全解耦,进而简化控制器的参数整定过程。最后通过实验验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于扰动观测器的电力系统鲁棒滑模控制器设计

针对多机电力系统中的励磁系统,设计一种基于扰动观测器的滑模控制(Perturbation Observer based Sliding-mode Control, POSMC)以提高系统稳定性。首先,将系统的非线性、参数不确定性、未建模动态和外部时变扰动聚合为一个扰动,同时由一个滑模状态扰动观测器(Sliding-mode State and Perturbation Observer, SMSPO)对该扰动进行实时快速估计。随后,通过滑模控制器对该扰动估计进行在线完全补偿以实现全局一致的控制能力。POSMC具备结构简单、可靠性高、不依赖系统精确模型以及仅需测量发电机功角一个状态量等优点。最后,基于机械功率阶跃变化、三相短路以及发电机参数不确定性三个算例验证了POSMC的有效性和鲁棒性,其能在各种工况下实现最佳的动态性能,有利于电力系统发生故障后恢复稳定运行。     

鲁棒状态反馈附加励磁控制器设计

为克服传统电力系统稳定器及现有改进方案存在的频率适应性差、参数整定困难和难以应对不确定性等问题,基于线性鲁棒控制理论设计了鲁棒状态反馈附加励磁控制器。首先,介绍线性鲁棒控制的技术原理和求解方法。然后,在此基础上,给出同步发电机鲁棒状态反馈附加励磁控制器的设计思路。最后,结合4机2区系统对控制器的性能进行评估。结果表明,鲁棒状态反馈附加励磁控制器既能改善系统阻尼,又能提高系统的鲁棒性,对故障情况下系统的暂态稳定性亦有积极贡献。     

水轮机的鲁棒调速器2自由度控制设计

水轮机调速系统，其控制对象具有不稳定零点，且结构复杂，难以建立精确模型，同时参数摄动和负荷扰动也很大，本文将２自由度控制和低敏感度法应用于水轮机调速器设计，设计出了能够克服模型化误差和参数及负荷度化的鲁棒调速器，仿真实验表明，这种调速器的鲁棒稳定性大大优于常规的ＰＩＤ控制器。     

基于H∞/m方法的永磁直线同步电机鲁棒二自由度控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)直接驱动伺服系统易受负载扰动、测量噪声及参数变化影响的特点，基于H￥/m方法设计了一个鲁棒二自由度速度控制器，解决了传统单自由度控制器在满足系统跟踪性能和抗干扰性能要求方面存在的矛盾。由于在求解m控制器时应用了标准H￥控制理论，大大提高了m控制器的获得速度。该速度控制器克服了标准H￥控制器保守性的缺点，并且对负载扰动、测量噪声和参数不确定性等干扰的抑制方面也比标准H￥控制器更具鲁棒性。仿真结果及分析表明，所提基于H￥/m方法二自由度速度控制器，满足高精度永磁直线同步电机伺服系统对鲁棒性和快速性的要求。     

基于单周期控制的二自由度控制器在交流调压中的应用

研究一种用于电力系统交流调压和稳压的二自由度控制器。控制器由单周期控制和传统PWM反馈控制组合而成,能有效抑制输入扰动和负载扰动对输出电压的影响,实现输出电压的快速自动稳定和无级平滑调节。本文分析了控制器的系统构成,从理论上证明其具有二自由度,采用双通道复位积分方式以减小控制误差,最后通过详细的仿真测试了控制器的性能。     

基于二自由度控制的火电机组功率控制器设计

针对火电机组参与一次调频的功率控制系统,本文设计了二自由度(Two degree of freedom control,2DOF)控制方式,并且给定了控制器的参数.在控制器的设计过程中,通过改变测量变量等方法解决了涡轮机械功率无法测量的问题.最后仿真结果表明,与经典前馈反馈控制和内模控制相比,二自由度控制系统能够很好地...     

Robust 2DOF fuzzy gain scheduling control for DC servo speed controller

This paper proposes a new design method called “robust 2DOF fuzzy gain scheduling control” for a DC servo speed control system. The proposed technique utilizes the basic concept of 2DOF robust loop shaping, whose time‐domain specifications are combined during the controller design using a reference model. In addition, the local controllers are fixed‐ structure robust controllers whose structure can be specified as for a simple controller. A fuzzy approach is adopted in both system identification process and global control structure to accomplish an entirely robust system. Although the design of robust control in a fuzzy system is not easy, genetic algorithms (GAs) simplify the control design problem to design the fuzzy controller such that the average stability margin is minimized. Implementation of a DC servo speed control was adopted to investigate the effectiveness of the proposed controller. As seen from the results, the proposed controller has more robust performance and can be adopted in applications with a wide operating range. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于内模控制器的永磁同步发电机并网控制系统研究

研究了一种应用新型PI调节器参数整定方法的永磁同步发电机并网系统,将内模控制器原理应用于电机的矢量控制并网环节,并进行了等效简化,减少了调节器参数整定数量,降低了参数整定环节的难度,从而达到优良的控制性能。同时,给出了对应的参数整定公式,并在MATLAB/Simulink软件中搭建基于内模控制器的PMSG并网控制系统模型,通过仿真实验验证了PMSG具有较强的动态响应能力和抗扰能力,同时电网侧电压和电流能够保持较高正弦度。     

基于PID的模糊内模控制在炉内脱硫系统控制中的应用

针对炉内脱硫过程对象的大惯性、大迟延、参数时变的特点,设计了基于PID控制器的模糊内模控制系统,该控制系统对变工况具有较好的自适应能力且易实现。对某300 MW循环流化床机组炉内脱硫系统的3种典型工况进行模型辨识及控制仿真,结果表明该控制系统超调较小,过渡时间短,动态性能好,控制效果优于PID控制及内模控制。     

基于增量模型的永磁同步直线电机鲁棒预测电流控制

为了解决永磁同步直线电机预测电流控制对电机参数的依赖,提出一种鲁棒增量式预测电流控制算法。通过建立永磁同步直线电机增量式预测模型来克服电机磁链变化的影响,并详细分析了增量预测模型对电机参数敏感性。为提高电流带宽,对增量式预测电流控制进行一拍延时补偿。针对电感不匹配引起的电流预测误差,提出一种新型滑模观测器来观测电压扰动值并将扰动前馈补偿,从而实现精准电流控制。实验结果表明所提方案可有效地提高系统鲁棒性,具有较好的效果。     

交流伺服系统的二自由度内模控制

基于内模控制理论 ,针对交流伺服系统提出了一种二自由度PID控制方法。所设计的二自由度PID控制器 ,仅有两个可调参数 ,而且被调参数与系统的性能直接相关。理论分析和仿真实验结果表明 ,该控制器可以使系统同时具有良好的位置跟随性能、抗干扰性能和鲁棒性。     

基于特征模型的NCSs灰预测黄金分割控制器设计

针对网络控制系统,提出了一种基于特征模型的灰预测黄金分割控制器。首先,通过建立被控对象的二阶特征模型,以设计系统黄金分割控制器,并在反馈通道引入自适应灰预测器,根据控制系统实际输出误差值,自适应调整预测步长以提高系统控制性能;其次,详细推导了整个闭环系统的数学模型,并利用李雅普诺夫理论,推导出系统的稳定性条件,从而为网络环境下的系统控制提供了一种新思路;最后,通过仿真验证了本文所提方法的有效性与可行性。     

无模型控制器在风电变桨控制系统中的应用

由于风速、风向的随机性导致风力发电变桨距系统具有非线性、强耦合、大时滞等特点,难以准确建模。为改善系统动态性能,保证发电机输出功率恒定,将无模型控制器引入到风力发电变桨系统中。采用MATLAB软件的Simulink工具构建该模型并仿真。结果表明,在高风速段和额定风速附近,发生相同的风速变化值,无模型变桨控制系统通过桨距角的不同调节可以很快实现发电机的恒功率输出。另一方面,本文将该控制系统应用于风力发电机组运行测试,其运行结果与模拟结果一致。因此,本文设计的无模型变桨系统控制效果良好,优化了风电系统的稳定性。     

The internal model principle for periodic disturbances with rapidly time‐varying frequencies

In this paper, we study the limitations of scheduling an internal model to reject disturbances with a time‐varying frequency. Hence, any adaptive method that uses scheduling and frequency estimation is also limited in the same manner. The limitations of scheduling are to investigate by posing and solving the problem of rejecting periodic disturbances from a multichannel system when the frequencies of the periodic disturbances are changing rapidly in time by designing an scheduled controller that satisfies the internal model principle. The periodic disturbances are modeled by a sum of sinusoids and the frequencies of the disturbances are used for scheduling the controller. It is shown that a controller that regulates input additive disturbances may not regulate the same disturbances added to the output of the system. This is in contrast to the classical case where the frequency of the disturbances is constant. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

无模型控制律一般形式的收敛性分析

针对研究无模型控制律的收敛性问题,通过对无模型控制律基本形式的收敛性进行了分析,得到无模型控制律一般形式的收敛性定理,证明了在无模型控制律作用下,系统的输出将收敛到任意给定的希望输出值。应用实践表明,该控制律明显优于PID调节律,某些用PID调节器尚不能实现闭环控制的被控环节,应用依据该控制律设计的无模型控制器后,都实现了闭环稳定控制。     

基于改进内模控制的永磁同步电机电流环设计

永磁同步电机(PMSM)作为一种高阶非线性系统,由于参数摄动和外部干扰的原因,传统内模控制器不能保证其精确的控制要求。在传统内模控制的基础上,设计了一种基于指数收敛的误差干扰观测器。在解耦和反电动势补偿情况下,建立内模控制器,然后由内模控制器的输出和反馈电流,构造误差干扰观测器的状态方程,输出误差补偿信号,补偿电机运行过程中参数变动和干扰因素,实现PMSM的高精度控制。建立MATLAB/Simulink仿真模型,仿真中人为增加不确定量和扰动。仿真结果表明,在存在不确定信号和负载扰动时,采用改进的内模控制可以实现电流补偿,降低电流纹波,减小电流稳态误差,同时提高转速响应速度,降低扰动误差。