基于降阶线性扩张状态观测器的风电并网逆变器线性自抗扰控制*

针对风电并网逆变器直流母线电压易受电网电压波动和负载扰动影响的问题,文中提出了一种电压外环改进型线性自抗扰控制(LADRC)。首先建立了风电并网逆变器在d-q旋转坐标系下的数学模型,在此基础上,设计了基于降阶线性扩张状态观测器的线性自抗扰控制,减小了观测器的相位滞后,提高了系统的扰动观测精度;然后在观测器总扰动通道上增加了一个超前滞后的校正环节以减弱观测器的噪声放大效应;最后对改进型LADRC控制策略进行了频域特性分析。仿真结果表明,相比于传统LADRC控制策略,文中所提的控制策略对并网逆变器直流母线电压具有更好的控制效果。     

基于滤波函数的风电并网逆变器改进线性自抗扰控制

针对风电系统中并网逆变器直流母线电压量测环节易受噪声污染等问题,文中将线性自抗扰控制与滤波器相结合,构造一种基于滤波函数的改进型线性自抗扰控制技术。首先构造了风电并网逆变器数学模型,并对传统线性自抗扰控制进行分析。为了提高线性自抗扰控制对高频噪声的抑制力,文中将滤波后的电压扩张成一个新的状态变量,利用线性扩张状态观测器估计滤波之后的电压值,并将其作为反馈。然后在考虑系统输出含有噪声的前提下,对改进型线性自抗扰控制进行频域特性分析,结果表明改进的控制策略具有更好的抑制噪声能力。最后通过风电系统并网逆变器仿真平台的搭建,验证了控制策略的可行性和有效性。     

光伏逆变器Boost电路线性自抗扰控制

针对光伏逆变器运行在PV曲线左侧时,Boost电路发生谐振的问题,构造线性自抗扰控制器(LADRC)控制Boost电路。为了提高LADRC在低采样频率下的稳定性,本文提出一种改进线性扩张状态观测器(LESO)离散化算法。通过劳斯判据证明该算法在本文的控制参数下比传统LESO离散化算法更稳定。仿真结果表明,当光伏逆变器运行在PV曲线左侧时,所提改进LESO离散化的LADRC算法比传统PI控制有更好的稳态和暂态性能,其控制带宽能突破系统谐振频率的限制。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰无源控制

针对传统永磁同步电机滑模控制存在的抖振以及系统抗扰动鲁棒性差问题,提出一种基于扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰无源控制方法。转速外环设计自适应滑模控制器,采用扩张状态观测器对系统干扰项进行观测,用其进行前馈补偿。电流内环将无源控制与自抗扰控制相融合,得到d-q旋转坐标系下的电压给定。新型控制方法可有效抑制系统抖振,增强系统鲁棒性。试验结果验证了所提控制方法的有效性和实用性。     

永磁同步电机自抗扰控制系统设计及扩张状态观测器参数特性分析

针对传统永磁同步电机矢量控制系统采用的 PI速度控制算法存在参数鲁棒性差 抗干扰能力弱等问题, 提出了一种基千一阶线性自抗扰控制( LADRC) 速度控制器的永磁同步电机矢量控制方案。 分析了线性扩展状态观测器 ( LESO) 的跟踪收敛性能和噪声滤波性能。 然后总结了 LESO的带宽参数设置规则。 最后通过仿真验证了 LADRC速度控制器的性能和 LESO带宽参数设置规则的有效性。     

带阻抗观测器的单相逆变器抗扰控制

针对以单相逆变器为功率接口的太阳能发电系统中电能的快速随机波动和非线性负载接入时产生的谐波问题,提出一种基于阻抗观测器的抗扰控制策略。该策略主要把造成逆变器输出电压的波动和产生的谐波等随机量作为一种干扰,将谐波的影响、温度变化的影响、线路和滤波器的阻抗参数变化等引起的电压变化量等效为阻抗上的电压降。通过构造的阻抗观测器来估算出产生压降的等效电阻、等效电感和等效电容,然后应用抗扰控制器来消除干扰,自动补偿输出电压变化,使逆变器输出标准正弦波,提高电能质量。仿真和实验结果表明,不论是逆变器直流侧电压波动,还是非线性负载的接入,逆变器都能够输出标准电压正弦波。     

基于负载转矩观测器的永磁同步电机改进线性自抗扰控制方法

在实际应用中,自抗扰控制器中的扩张状态观测存在面对大幅变化的负载扰动时,无法保证估计补偿精度的问题。针对这一问题,提出了将负载转矩观测器观测到的负载扰动补偿到扩张状态观测器中来提高估测补偿精度的方案,并且使用电机中可以直接测量的角度数据作为已知量来设计负载转矩观测器,避免了将转速作为已知量引入微分误差的问题。仿真和实验结果表明,改进后的线性自抗扰控制器相比于传统线性自抗扰控制器,转速最大调量降低了7.24%,在保证了调节速度的同时,具有更优良的抗负载扰动性能。     

基于扩张状态观测器的直流电动机转速自抗扰控制器设计

针对直流电动机速度控制系统负载的未知时变特性和被控对象参数的不确定性,首先建立直流电动机速度系统的模型,将不确定性负荷扰动和未建模动态视为一个综合扰动项,然后利用扩张状态观测器对综合扰动项进行观测和补偿,基于自抗扰控制技术设计了一个不依赖于对象模型的直流电动机速度鲁棒控制器。仿真结果证明:该控制器不仅有效地抑制了不确定负荷扰动的影响,同时对系统内部参数如电动机转动惯量、电枢电阻、转矩常数等的摄动也具有较强的鲁棒性。     

基于线性自抗扰控制的光伏发电波动性消除方法研究

传统线型PID控制方式会导致光伏发电并网点电压出现大幅度波动.为了克服此问题,提出基于线性自抗扰控制的光伏发电波动性消除方法.通过组建光伏发电系统的\"抗扰范式\"模型,引入频率尺度变换,设计线性扩张状态观测器,然后输出变量进行转换,采用比例微积分控制器进行控制,通过线性自抗扰控制技术实现参数整定,获取最优参数,完成光伏发...     

基于改进型超螺旋滑模线性自抗扰的永磁同步电机速度控制研究

为提升永磁同步电机调速系统中的动态响应性能和抗扰性能,提出了一种改进型超螺旋滑模线性自抗扰控制（STSM-LADRC）策略。该策略利用滑模变结构原理对LADRC中的线性扩张状态观测器（LESO）和线性状态误差反馈（LSEF）控制律进行优化。首先,设计了STSM-LESO,采用STSM控制算法对LADRC中的LESO进行改进,以提高观测器观测性能从而增强控制器的抗干扰能力;其次,利用STSM控制算法代替原有的LSEF控制律,提高控制器的动态响应性能,同时使用tanh函数替换超螺旋滑模算法中的sign函数进一步削弱滑模固有抖振,提高系统的稳定性;然后,使用李雅普诺夫理论对所提控制策略进行稳定性分析;最后,基于Matlab/Simulink仿真平台进行验证。仿真结果表明,与传统的LADRC和其他控制器相比,所提控制策略具备更好的动态响应性能和抗扰性能。     

单级旋转倒立摆的自抗扰控制

单级旋转倒立摆是一个单输入双输出、强非线性、强耦合的不稳定系统.应用自抗扰控制方法对其进行研究,利用状态观测器对系统的总扰动进行实时估计和补偿,实现了对摆的竖直偏角的良好控制.并且与LQR方法进行了对比,在改变研究对象的参数而不改变控制参数的情况下进行了仿真,结果表明自抗扰控制方法具有较强的鲁棒性.     

基于模型补偿的逆变器交流电压自抗扰控制

三相逆变器系统是一个非线性、强耦合、负载扰动剧烈的系统,传统基于PI调节器的双环控制效果不尽人意。自抗扰控制(ADRC)将上述影响系统控制的不利因素视为总扰动,予以估计和动态补偿,然后施以合适误差反馈律,以获取理想的控制性能。针对三相逆变器交流电压控制问题,考虑到工程实用性,以交流电压及其一阶导数为状态变量设计二阶线性自抗扰控制器,并结合被控对象LC滤波器电感电流可测的特点,引入模型补偿项,以降低扩张状态观测器扰动观测压力,进一步提高自抗扰控制系统的跟踪精度。对传统自抗扰控制、模型补偿自抗扰控制和电压电流双环PI控制进行了对比实验,结果证明了所提策略在跟踪性能及抗扰性能方面的优势。     

抑制量测噪声的大功率异步电动机自抗扰矢量控制

异步电机矢量控制过程中通过测速装置获取电机转速信息,而检测元件由于受到干扰、量化误差以及电机运行状况等因素影响,导致转速信息中混有噪声需要经过滤波处理,但传统的转速滤波方法不能兼顾实时性和精度要求。线性扩张状态观测器具有系统输出信号滤波的功能,在传统线性扩张状态观测器通道增加滤波环节提高噪声抑制能力,对观测器升阶处理以提高观测能力,进而解决系统响应速度与控制器噪声抑制方面的矛盾。在频域中通过伯德图对线性自抗扰控制器的稳定、跟踪、抗扰性能进行了分析,理论分析表明改进后的自抗扰控制器能够削弱控制器输入与系统反馈处噪声带来的影响,仿真结果也验证了控制器噪声抑制的有效性。     

基于改进一阶LADRC光伏逆变器母线电压控制

两级式光伏逆变器的中间直流母线电压的稳定性是光伏逆变器良好的发电质量和长期运行的关键。光伏逆变器的发电功率易受到光照强度、温度等环境因素的影响,该功率波动会在直流母线电压上产生较大扰动。为了提升直流母线电压的抗扰性,改善逆变器的控制性能,提出了一种基于改进一阶线性自抗扰控制（LADRC）的光伏逆变器母线电压控制策略。采用改进一阶LADRC对逆变器双环控制中的电压外环控制器进行设计。在传统LADRC的线性扩张状态观测器的基础上,将状态变量表达式中系统控制量的分量去除,使得状态变量的观测误差方程中只含有与系统输入量相关的误差分量,减小了状态变量的观测误差。新增状态变量并引入前一控制周期的系统控制量,根据总和扰动表达式对总和扰动重新进行估计并补偿。在频域上对改进LADRC的控制性能进行分析,相较传统LADRC而言,改进LADRC的系统带宽增大,动态跟踪能力增强,在中低频段具有更小的扰动增益。仿真和试验表明改进LADRC具有更短的调节时间,系统动态性能具有较好的提升,直流母线电压的抗扰性增强。     

线性自抗扰控制在倒立摆系统的实现

针对自抗扰控制技术的实际应用以及对单入双出欠驱动系统的控制能力问题,结合自抗扰控制器不依赖系统模型,通过扩张观测器观测系统输入输出状态,估计并补偿系统误差来消除误差的控制特性,提出一种采用双LESO的LADRC控制方法。通过同时观测并估计补偿系统总扰动误差的方法,结合双PD控制器共同作用的控制律,实现对倒立摆系统的稳定控制。仿真实验表明该方法不仅对倒立摆摆杆角度和小车位移都能起到很好的稳定控制效果,同时比传统自抗扰控制器简化了参数调试的问题。实时控制结果更加说明了该方法的有效性及良好的鲁棒性。     

储能交错并联双向DC-DC变换器的自抗扰控制

针对直流微电网系统中三相交错并联双向DC-DC变换器受不确定性扰动影响的问题,设计一种双闭环线性自抗扰控制策略。首先,建立双向DC-DC数学模型,通过小信号分析法推导出变换器的传递函数。其次,设计电流环为二阶线性自抗扰,电压环为一阶线性自抗扰的双闭环系统,通过设计其对应的线性扩张状态观测器和线性状态误差反馈控制律,实时估计并补偿外部干扰及系统内部不确定因素。最后,根据林纳德-奇帕特稳定判据证明控制系统的稳定性,并在MATLAB/Simulink中对3种控制策略在不同工况下进行仿真对比验证。仿真结果表明,与传统比例积分控制器相比,本文所提控制策略在储能侧电压突增、突减20%的扰动下,母线电压最大动态偏差比分别优化0.5%和0.97%且调节时间缩短78.3%和76.9%;在负载突增、突减20%的扰动下,母线电压最大动态偏差比分别优化0.79%和1.5%且调节时间缩短72%,在保证各相均流的前提下有效提高系统的动态性能和抗扰能力。