LLC谐振变换器自抗扰控制研究

LLC谐振变换器采用PI控制器对环路补偿时存在带宽设计受限、动态性能不佳、抗扰能力较差问题。本文将自抗扰控制(ADRC)等效为二自由度系统,提出利用PID与ADRC之间的等效关系,通过频域法对ADRC参数进行预设计,并采用粒子群算法(PSO)对ADRC参数进行优化,通过多次迭代得到ADRC参数最优解。最后设计并制作一台额定功率为300 W的样机,仿真和实验证明,ADRC控制策略有效解决了传统PID控制器在负载扰动较大情况下系统的调节时间较长问题,加载过程调节时间缩短了3.4 ms,减载过程调节时间缩短了2.5 ms,所设计控制器有效提高了LLC变换器的动态性能。     

基于改进PSO的LLC谐振变换器自抗扰控制优化

针对传统比例积分微分(PID)控制LLC谐振变换器存在抗干扰能力差、动态性能不佳等问题,提出采用改进粒子群算法优化(PSO)自抗扰控制(ADRC)模型参数,达到优化LLC谐振变换器控制目的。为解耦自抗扰系统参数,对LLC谐振变换器进行小信号建模,将拟建ADRC模型视为二自由度系统,利用PID与ADRC传递函数存在的等效关系,使用频域法获得ADRC模型参数初始值。针对传统粒子易在全局最优位置周边产生振荡现象,采用线性递减惯性权重(LDIW)的粒子群在扩展范围内对ADRC模型参数进行优选重组,提升整定效度。实验证明优化后LLC谐振变换器ADRC动态性能明显改善。启动时电压到达标值减少5 ms,负载突变时电压恢复稳态减少2 ms。     

电动车双轮独立驱动系统的自抗扰控制策略研究

提出了基于自抗扰原理的电动车双轮独立驱动系统控制策略,给出了该控制算法的实现方法,并在Matlab/Simulink平台上搭建了无刷直流电机的仿真模型,分别对自抗扰控制器（Active Disturbance RejectionControl,ADRC）与传统PID控制器的控制性能进行了对比实验.结果表明：当系统存在不确定性扰动时,自抗扰控制器具有更优的调节性能和抗扰动能力.此外,设计并搭建了基于自抗扰控制的电动车双轮独立驱动系统实验平台,实验结果证明了新控制策略的有效性与先进性.     

高压电缆交联悬链式生产线悬垂自抗扰控制策略研究

针对高压电缆交联悬链式生产线(HXLPEL)悬垂控制系统进行研究，提出一种基于自抗扰控制(ADRC)的悬垂控制策略，分别针对下牵引速度环、电流环以及磁链环进行自抗扰控制器的设计。考虑到交联悬垂控制系统是一个非线性、不确定、多干扰的复杂系统，并针对生产工况发生剧烈变化时导致的参数摄动、模型不匹配等问题，提出了一种基于模型补偿的自抗扰控制策略(MADRC)，通过应用参数观测技术有效提高传统ADRC的控制性能。仿真结果验证了所设计的复合控制器的有效性。     

直流固态变压器自抗扰控制

直流固态变压器(DCSST)是高压直流配网与低压直流微网互连的关键设备,为了提高输出电压的抗扰能力,提出基于自抗扰控制(ADRC)的输出直流电压控制方法。通过DCSST电路模型分析进行控制器的设计,并基于线性自抗扰控制(LADRC)结构通过极点配置给出依赖于增益带宽的参数整定方法,并将此得到的参数应用于非线性ADRC的状态反馈增益以及状态观测增益,可实现系统快速无超调响应。实验结果表明文中所提控制策略及ADRC参数整定方法可行,DCSST输出电压采用ADRC控制比采用传统PI控制具有更快的响应速度及更强的抗扰能力。     

二阶自抗扰控制器在三电机同步系统中的应用

分析了三电机同步控制系统数学模型,结合自抗扰控制理论特点,提出了一种新的基于二阶自抗扰控制器(ADRC)的三电机同步系统控制方案。设计了三个二阶ADRC分别对速度控制回路和两张力控制回路进行控制,实现了系统速度和张力之间的动态解耦。在二阶ADRC中,扩张状态观测器将系统模型内扰、外扰以及速度张力之间的耦合影响统一视为系统总扰动,对系统总扰动进行实时观测和补偿。结合西门子S7?300 PLC构建了实验平台,进行了解耦特性、跟踪性能和抗负载扰动能力测试实验。结果表明:二阶ADRC控制器不仅实现了三电机同步系统中速度和张力的解耦控制,还提高了系统的抗干扰能力,使系统具有较强的鲁棒性。     

一种基于自抗扰的永磁同步电机复合控制策略

为进一步提高永磁同步电机自抗扰控制器(ADRC)的调速控制性能,简化控制器参数整定的复杂程度,提出了一种复合ADRC控制策略。首先,速度环采用模糊参数整定的滑模自抗扰控制器,并分析了主要参数的整定方法。其次,设计了滑模转矩观测器,来估计实时的负载转矩。最后,设计电流环,采用有限集模型预测控制(FCS-MPC),对三相两电平电压源型逆变器的8种开关序列遍历寻优,并抑制转矩的脉动。仿真结果表明：该复合控制策略能有效提高永磁同步电机ADRC的控制性能,增强系统的抗扰动能力以及鲁棒性,控制性能优于传统的ADRC控制和PI控制。     

永磁直线同步电机的目标值滤波型二自由度PID控制

由于永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统要求对指令具有良好的抗扰性能和跟踪性能,因而在传统PID控制方法的基础上,将目标值滤波型二自由度PID控制策略应用于永磁直线同步电机伺服系统中,其控制器结构简单。通过Simulink仿真实验,结果表明,该算法使系统响应曲线超调量小、振荡小,解决了传统PID算法无法同时使系统抗扰性能和跟踪性能达到最优的缺陷,从而实现了双优控制。     

直流微网变增益专家自抗扰控制

直流微网在分布式发电的有效利用中发挥重大作用。为解决直流微网中存在的实时扰动影响双向DC-DC变换器控制效果从而恶化电能质量的问题,提出了一种变增益专家自抗扰稳压控制。首先,在状态观测器理论下设计专家系统,将其与扩张状态观测器有机结合,并且引入动态调节因子实现观测器增益的在线优化。其次,利用系统在抗扰过程中的观测绝对误差与控制强度需求制定专家规则与变增益自抗扰控制策略,给出动态调节因子取值范围。并且在观测跟踪性能、抗扰频域特性、噪声抑制、时变增益对系统抗扰性的影响等方面进行了理论分析,表明所提出的控制策略能够有效提升系统性能。最后,经过仿真和实验验证,使用变增益专家自抗扰控制在多种工况下的性能均优于传统双闭环PI与LADRC控制。     

基于DSP的自抗扰控制器算法实现

自抗扰控制器(ADRC)具有优良的控制性能。介绍了二阶自抗扰控制器的结构与离散算法,阐述了其参数整定规律。针对算法中非线性函数不易数字化实现的问题,提出了基于仿真经验参数建立数据链表来查表实现非线性运算的方法。设计了自抗扰控制器DSP实现流程图,编写了基于TMS320F2812型DSP的控制算法,将其应用于电动变桨伺服驱动器。实验结果表明,采用建立数据链表查表法来实现非线性函数是可行的,ADRC控制器可以很好地解决跟踪快速性与超调的矛盾,对控制对象参数扰动具有较强鲁棒性。     

基于自抗扰控制器的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中转矩和磁链脉动较大以及转速超调的缺点,文中提出了一种基于自抗扰控制器的直接转矩控制策略。对于传统的PI控制策略中的磁链环、转矩环以及转速环不能满足控制系统非线性的需求,所提出的控制策略中非线性的自抗扰控制器满足了系统的非线性需求,提高了控制系统的动态响应能力。该策略中使用自抗扰控制器取代了传统PI控制结构,设计磁链、转矩和转速自抗扰控制器。通过搭建半实物仿真平台,进行实验验证文中控制策略的有效性。实验结果表明所提出的控制策略与传统的直接转矩控制相比较,文中提到的控制策略可以有效降低转矩和磁链的波动并提高系统的稳定性,降低了转速超调,改善了系统的动态性能。     

基于模糊自适应的无刷直流电动机新型ADRC系统研究

在传统的ADRC中引入带有微分步长因子的反馈通道消除测量噪声与相位滞后的影响,同时,针对ADRC中非线性反馈控制NLSEF参数难已实现最优整合,提出模糊自适应与引入反馈通道的自抗扰控制策略相结合,并应用于无刷直流电动机矢量控制系统中,有效克服了系统测量噪声与相位滞后的影响,同时实现了控制器参数在线优化修正。构建了完整的仿真模型与实验平台,仿真与实验结果表明,设计的模糊自适应自抗扰优化了控制器参数,改善了系统控制精度、减小超调并提高了响应速度,动静态性能良好。     

一种感应电动机新型转子磁链闭环DTC-SVM控制策略研究

与传统直接转矩控制相比,基于空间电压矢量调制的直接转矩控制(DTC-SVM)技术具有转矩脉动小、逆变器开关频率恒定等优点.目前,绝大多数DTC-SVM都是基于定子磁链闭环控制.通过对电机模型的分析和推导,提出一种采用自抗扰控制器(ADRC)的转子磁链闭环DTC-SVM控制策略;在简化系统结构的同时也提高了系统的抗扰性能.仿真结果表明,新控制策略在保留DTC.SVM优点的同时,有效改善了系统的动态性能.     

基于无模型的PMLSM改进自适应滑模自抗扰控制

为了提高永磁直线同步电机的自抗扰控制的动态响应性能和抗干扰性能,增强系统整体的控制性能,提出了一种基于无模型控制的改进滑模自抗扰控制策略。首先,基于滑模变结构原理以及无模型控制理论对自抗扰控制器中的扩张状态观测器和非线性状态误差反馈进行优化,建立了超局部模型,采用非奇异快速终端滑模控制代替原有的非线性状态误差反馈,同时设计相应滑模面与扩张状态观测器相结合,提高观测器对扰动因素的观测精确度的同时增强控制器的动态响应性能和抗干扰能力。然后设计了改进指数趋近率,通过引入系统状态变量使得控制器可以进行自适应调节,进一步提高系统的控制性能。通过李雅普诺夫理论证明了控制策略的稳定性,仿真和实验结果表明,该控制策略相对传统的自抗扰控制器所具备的优越性。     

双级矩阵变换器的自抗扰闭环控制

自抗扰控制是一种基于过程误差来减小误差的非线性鲁棒控制技术,适用于不确定性系统的控制.针对双级矩阵变换器(TSMC)系统的非线性强耦合特点,将自抗扰控制技术应用于TSMC的闭环控制中,建立了dq坐标系上TSMC的数学模型.根据模型的耦合、不确定性,引入自抗扰控制器,对系统内外扰进行观测和补偿.文中分析了自抗扰控制器ADRC各环节的功能原理、设计方法及参数整定规律.仿真结果表明,基于ADRC的闭环控制可保证TSMC系统在各种扰动下具有良好的动静态性能,验证了该控制策略的优越性.     

基于自抗扰控制器的无刷直流电动机速度控制

无刷直流电动机作为一个多变量强耦合非线性系统,采用经典PID控制难以得到满意的控制效果.采用自抗扰控制器来提高无刷直流电动机控制系统的动态性能和鲁棒性,自抗扰控制器设计过程中不需要对象模型结构和参数的精确信息.实验比较了PI控制器和自抗扰控制器的控制效果,结果表明自抗扰控制器(ADRC)对外部扰动和电动机参数的变化具有较强的鲁棒性.     

模糊自抗扰控制器在两电机同步系统中的应用

设计了一个模糊自抗扰控制系统,将系统的总扰动以及速度张力之间的耦合影响等统一视为系统的"扰动",利用扩张状态观测器进行观测并加以补偿,使得控制对象被近似线性化和确定性化,同时采用模糊控制器在线对自抗扰控制器参数进行修正,以实现自抗扰控制器的参数自整定,提高自抗扰控制器的性能。结合S7-300PLC构建实验平台,进行了速度突减、三角波跟踪实验。实验结果表明:与传统PID控制相比该控制策略不仅实现了速度和张力的动态解耦,而且     

基于自抗扰控制器的PMSM无传感器控制

无传感器控制技术能够降低永磁同步电机(PMSM)控制系统的成本,同时提高可靠性。结合自抗扰控制器(ADRC),将负载转矩和摩擦转矩作为总扰动,设计一阶ADRC作为转速控制器;将电阻压降和反电动势作为总扰动,设计一阶ADRC作为电流控制器。利用电流环d轴ADRC中扩张状态观测量,结合锁相环(PLL)构造闭环控制估计转速和转角,实现无传感器控制。仿真和实验结果表明,系统能准确估计转速和转角,抗速度和负载扰动能力强,稳态和动态性能良好,对电机参数不敏感,鲁棒性强。     

光伏并网逆变器自抗扰二自由度内模控制策略

针对逆变器内环采用传统的一自由度内模控制无法兼顾系统跟随性和抗干扰的局限性,同时由于系统在同步旋转坐标系下不能实现彻底解耦、控制器设计依赖系统参数过强的问题,提出一种新型双闭环控制策略。其中,内环采用基于合成矢量的二自由度内模控制,既解决了系统因输入电感值不能实现彻底解耦的问题,又能保证并网电流同时具有较强的跟随性和抗干扰性;外环在基于瞬时功率平衡的思想上采用不依赖精确模型且强鲁棒性的自抗扰控制技术来保持直流侧电压的稳定,二者结合实现对并网逆变器的综合控制。仿真结果表明,所提控制策略比基于自抗扰的传统内模控制具有更好的动态、静态性能和抗干扰能力,以及更低的并网电流谐波含量。     

基于自抗扰STATCOM装置的车网耦合系统低频振荡抑制策略

近年来,国内相继发生了多起电气化铁路车网耦合系统低频振荡事件,导致机车牵引传动系统封锁,严重影响了铁路的正常运输秩序。针对该问题,提出了基于STATCOM的牵引网动态无功补偿方案,引入了自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)技术对STATCOM的控制性能进行优化,实现了车网低频振荡现象的有效抑制。首先,在dq坐标系下对单相STATCOM进行数学建模分析。其次,考虑到传统的PI(proportional integral)控制方法对系统扰动的敏感性,应用ADRC技术来增强STATCOM的鲁棒性和抗扰能力。基于ADRC理论,结合控制器结构、参数整定和性能特点,设计了适用于STATCOM的一阶非线性ADRC控制器。同PI控制器作对比,验证了ADRC控制器具有更优的控制性能和更好的低频振荡抑制效果。最后,基于实时实验平台重现了车网耦合系统低频振荡现象,并验证了基于ADRC的STATCOM对车网耦合系统中低频振荡现象抑制的有效性。