内模控制系统的鲁棒机理分析

内模控制是近十几年发展起来的一种新型控制方法,分析它的鲁棒机理对于工程应用和理论研究具有重要的意义,从IMC结构分析入手揭示了内模控制的本质,并在此基础上从鲁棒稳定性和鲁棒性能两个方面分析其鲁棒机理。     

内模控制系统的鲁棒机理分析

内模控制是近十几年发展起来的一种新型控制方法 ,分析它的鲁棒机理对于工程应用和理论研究具有重要的意义。从IMC结构分析入手揭示了内模控制的本质 ,并在此基础上从鲁棒稳定性和鲁棒性能两个方面分析其鲁棒机理。     

概率鲁棒随机算法在电力系统稳定控制的应用

为了解决鲁棒控制问题,提出了一种概率鲁棒随机控制设计方法。将概率鲁棒控制算法成功运用到电力系统控制中,解决电力系统控制的鲁棒问题,能很好地兼顾系统的动静态性能。该方法充分考虑了电力系统中存在的不确定参数及干扰,使发电机组具有较好的鲁棒性能。控制方法的求解过程计算量较小,其解不再是NP-hard的问题。最后,在单机电力系统仿真中,对基于概率鲁棒随机控制方法所得出的鲁棒控制律进行仿真分析与讨论,验证其有效性及优越性。     

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。     

基于H_∞控制的无刷直流电机鲁棒控制器

针对无刷直流电机控制系统容易受负载扰动和参数变化等影响的特点,基于H∞控制方法设计了一种鲁棒控制器,解决了传统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。仿真结果表明,该控制器系统对于外部扰动及参数摄动具有鲁棒稳定性和较强的鲁棒跟踪能力。     

交流伺服系统的H∞鲁棒控制策略

永磁同步电动机交流伺服控制系统中,扰动成为影响系统性能的主要因素,在建立永磁同步电动机鲁棒控制模型的基础上,提出了基于H∞控制理论的标准H∞控制方法,根据永磁同步电动机的鲁棒控制模型设计出了鲁棒H∞控制器,仿真结果表明鲁棒H∞控制具有良好的鲁棒稳定性和抗干扰性.     

基于模型参考自适应滑模控制的直线电机速度环研究

为了获得直线电机较高的跟踪和鲁棒性能,在库仑摩擦模型补偿控制基础上,同时考虑动子质量、粘滞摩擦系数的时变性,提出了基于模型参考自适应滑模控制的直线电机速度环控制方案,将模型补偿、自适应补偿尚未能完全补偿的部分当作外界干扰,由滑模控制加以克服。仿真结果表明,该方案可以获得较高的速度跟踪性能和鲁棒性能,并且由于自适应控制的应用,减小了滑模控制引起的抖振。     

鲁棒预测控制系统的性能评估基准

控制性能评估基准(Benchmark)是实现控制系统性能评估的基础,将现有单变量控制系统的性能极限理论推广到多变量系统,针对模型预测控制(MPC)系统建立了其控制性能评估基准及输出反馈鲁棒MPC基准控制器。基准控制器实现了闭环系统跟踪性能与鲁棒稳定性能的折衷。在基准控制器作用下,闭环系统的控制性能独立于控制器参数。     

差分进化改进微电网负荷频率混合H2/H∞ 鲁棒控制

针对外部扰动及系统参数摄动引起微电网负荷频率波动问题,设计了混合H_2/H_∞鲁棒控制器对系统负荷频率进行控制。建立了包含电池的柴油发电机组二次频率控制模型,引入低通滤波器,使电池对系统高频扰动信号具有较好的抑制能力。以误差平方的积分最小作为系统的目标函数,在综合H_2范数表征的系统性能和H_∞范数表征的鲁棒性能下,设计具有多目标约束条件的混合H_2/H_∞鲁棒控制器。采用差分进化算法对控制器加权函数参数进行寻优,使控制器在满足约束条件下达到最优。仿真实验结果表明所提出方法在满足系统鲁棒性能的基础上,同时具备较好的控制输出,保证微电网频率在外部功率扰动和系统参数摄动情况下具有较好的动态性能。     

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.     

永磁直线同步电机的混合鲁棒最优-H∞控制

为了解决永磁直线同步电机运行过程中对系统参数扰动及端部效应等不确定因素敏感的问题,提出了一种PMLSM的混合鲁棒最优-H∞控制方法。利用最优线性二次（LQ）控制器与Riccati方程结合讨论的思想把最优控制方法、鲁棒镇定方法等结合起来,形成混合鲁棒最优-H∞控制。利用鲁棒最优控制策略、-H∞控制策略设计了永磁直线同步电机的混合鲁棒最优-H∞控制器,该控制器对于较大的外部扰动、内部非线性扰动都能够很好的消除,且控制规律简洁,易于工程实践。数字仿真结果表明与传统PID控制方式比较,混合鲁棒最优-H∞控制器具有很强的鲁棒性和跟踪性。     

H∞滑模鲁棒励磁控制器设计

电力系统的鲁棒励磁控制模型具有非线性和不确定性等特点。并且，其不确定不性满足匹配条件。该文结合反馈线性化、H∞干扰抑制和滑模变结构控制，利用反馈线性化技术，将鲁棒励磁控制模型转化为线性不确定模型；利用H∞干扰抑制技术，获得了具有抑制满足匹配条件干扰能力的动脉滑动模态；利用滑模变结构控制，获得了具有完全抑制满足匹配条件干扰的控制律。并设计了H∞滑模鲁棒励磁控制器。仿真结果表明：文中所设计的控制器能够有效地稳定电力系统。     

多机电力系统分散鲁棒励磁控制器的研究

提出了一种能够有效提高多机电力系统稳定性的分散鲁棒控制策略。采用发电机机端电压的相角和幅值表示发电机与系统其他部分的相互联系,并且针对由调速器的不稳定调节造成的发电机输入机械功率的波动,以及由电网中无功功率和有功功率的突然变化引起的发电机机端电压幅值与相角的扰动,应用鲁棒控制原理设计励磁控制器,从而实现多机电力系统的分散协调控制。仿真研究的结果表明了这种控制策略的有效性。     

具有电枢反应非线性不确定性的直流电机速度鲁棒跟踪控制研究

该文针对电枢反应引起的非线性不确定性及具有参数变化和负载扰动的直流电机速度跟踪控制问题，构造了一个适当的增广被控对象，将其转化为一标准设计问题，设计了速度控制系统的鲁棒状态反馈控制器，进而利用二自由度鲁棒跟踪设计方法设计了速度鲁棒跟踪控制器。仿真研究结果表明，该文所设计的速度鲁棒跟踪控制系统，不仅对于电机的非线性不确定性有较好的控制效果，而且可以有效地抑制电机负载扰动的影响。     

中间再热式汽轮发电机组的多指标非线性鲁棒综合控制

针对具有不确定干扰的中间再热式汽轮发电机组的励磁与高、中压缸汽阀综合控制系统,运用多指标非线性鲁棒控制设计方法(MINRCA)建立其鲁棒综合控制模型。通过选取适当的非线性变换输出函数,配置系统的零、极点,保证中间再热式汽轮发电机的多个性能指标的实现。该输出函数还能把系统的干扰与零动态系统解耦,然后运用L_2增益干扰抑制方法,将干扰对系统输出的不利影响抑制在给定水平。从而使系统具有良好的动静态性能的同时,还具有较好的干扰抑制鲁棒性能。在三机电力系统中,对基于MINRCA所得出的鲁棒综合控制律进行仿真分析与讨论,验证其有效性及优越性。     

A study on higher‐order disturbance observer and robust stability

In earlier papers, it has been reported that a fast and precise servo system, which has low sensitivity to parameter variation and disturbance, can be realized with simple structure by using a high‐order disturbance observer. However, no clear and simple design method satisfying specifications for robust stability, the influence of measurement noise, and relative stability (damping characteristics) for large parameter variation has been proposed. In this paper, we clarify the class of robust servo systems realized by adjusting the order of the disturbance observer and the control parameters. We apply this strategy to the design of a second delay system, such as a position servo system, and realize a high‐performance robust servo system using a high‐order disturbance observer. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 128(1): 37–44, 1999     

Robust feedforward control system considering sudden disturbance for optical disk recording system

This paper proposes a new robust feedforward tracking servo system for optical disk recording systems in the case of a sudden disturbance for the optical disk recording system. In optical recording systems, the tracking servo system must suppress tracking error below its tolerance. This paper designs the robust feedback control system by using the coprime factorization and disturbance observer. The proposed robust feedback control system suppresses the sudden disturbance caused by walking and running. The detecting signal of optical disk recording systems is only a tracking error. Hence, the feedforward controller of the proposed tracking control system is constructed based on both Zero Phase Error Tracking (ZPET) control theory and prediction of tracking error. The experimental results point out that the proposed tracking servo system has a quick and precise tracking response and keeps the residual tracking error below its tolerance. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 156(4): 60– 68, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20257     

不确定性电力系统鲁棒自适应励磁控制

为降低电力系统不确定参数和外部干扰在建模和控制设计中对系统品质的影响,利用Backstepping方法,递归构造闭环系统耗散不等式的能量存储函数,进而得到具有干扰抑制的反馈控制.推证了存储函数又是Lyapunov函数,保证闭环系统渐进稳定.设计过程用估计值代替不确定参数,故系统对不确定参数具有适应能力.仿真结果表明,该...     

ASVG的非线性L2增益干扰抑制控制器

将非线性鲁棒控制方法用于先进的静止无功发生器（ASVG）的控制。基于电力系统动态、耗散系统理论框架和非线性L2增益干扰抑制方法,建立了单机无穷大系统中的ASVG鲁棒控制数学模型。模型中考虑了来自发电机转子轴上的机械功率扰动和ASVG输出电压的扰动。并在此基础上,采取递推设计方法构造能量存储函数,以避免求解HamiltonJacobiIssacs不等式,从而得到ASVG的非线性L2增益干扰抑制控制规律。单机无穷大系统的仿真结果证明,与传统PID PSS控制方式相比,在此控制规律下,ASVG能够更有效地阻尼系统振荡,提高系统暂态稳定性能。     

永磁同步电机转速伺服系统鲁棒控制器设计

利用基于信号补偿的鲁棒控制原理提出一种永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)鲁棒转速伺服控制器设计方法。将d-q轴下的PMSM模型转换为标称模型与不确定项和的形式,将模型参数偏差、负载转矩变化等均作为扰动包含在不确定项中,并称之为等价扰动。针对所建立的模型设计控制器,包括标称控制器和鲁棒补偿器两部分：标称控制器中包含了参考模型的信息,指定了系统的转速跟踪特性;鲁棒补偿器通过对等价扰动进行补偿来抑制转速跟踪误差。该文证明了闭环控制系统中的状态都会收敛到一个有界区域,且该收敛域的大小可通过鲁棒控制器的参数进行设定。通过在实际永磁同步电动机伺服系统上进行实验,验证了所提出的方法的有效性。