基于改进的教与学算法的线性自抗扰在负荷频率控制中的应用

以单区域电力系统为研究对象,以负荷频率的稳定控制为目的,本文在线性自抗扰控制技术的基础上,提出了一种改进的教与学优化算法用于优化线性自抗扰控制器参数及补偿增益,改进的教与学算法对教学因子和学习阶段进行修正,并引入权重因子,提高了算法的全局搜索能力以及后期局部搜索能力,提高了算法的精度和收敛速度。仿真结果表明改进的教与学算法在优化线性自抗扰控制器参数的性能上要优于传统教与学算法、改进的差分进化算法及经验法的参数整定,即保证系统具有良好的动态性能下仍具有良好的鲁棒性。     

非线性自抗扰控制对偶然测量误差的抑制作用

金刚石超精密切削是加工微结构表面的有效方法,其关键技术是快速刀具伺服系统(FTS),控制器性能是FTS的一个重要性能指标。针对电磁驱动原理的快速刀具伺服系统,建立执行机构简化的传递函数模型,引入自抗扰控制器作为快速刀具伺服系统的控制器并介绍自抗扰控制器参数的整定。最后采用非线性自抗扰控制技术,并利用MATLAB仿真非线性自抗扰控制(NLADRC)和线性自抗扰控制(LADRC)对偶然测量误差的抑制作用,得出结论为非线性自抗扰控制相比线性自抗扰控制可以更好的抑制偶然测量误差造成的不利影响。     

三相PWM整流器积分—线性自抗扰控制器设计

针对现有三相PWM整流系统在快速性和抗扰性等方面存在的问题,对三相PWM整流系统电路拓扑、数学模型进行了研究,分析了线性自抗扰控制策略的工作原理及控制器组成,设计了一种全新的积分—线性自抗扰控制器。通过对系统模型进行坐标变换,实现了电压电流独立控制。控制系统采用电压外环与电流内环相结合的双闭环结构,电流内环采用前馈解耦PI控制,电压外环采用积分—线性自抗扰控制,调制方法采用空间矢量脉宽调制。利用Simulink搭建了仿真模型,进行了验证性仿真实验,并对比了PI、线性自抗扰和积分—线性自抗扰3种控制策略的仿真结果。研究结果表明,采用积分—线性自抗扰控制器的三相PWM整流系统快速性强、无超调、鲁棒性强。     

自适应线性自抗扰控制器的设计

自抗扰控制器对于抑制不确定的扰动有良好的效果,但其控制器参数较多且整定困难。为了实现自适应的线性自抗扰控制器,对线性自抗扰控制器的参数整定策略展开了研究。首先,设计了基于观测误差的线性扩张观测器参数自适应整定算法。接着,设计了自抗扰控制器线性反馈环节的参数的自适应整定算法。最后,利用李雅普诺夫方法,证明上述自适应整定算法得到的参数可以保证扩张状态观测器的观测误差和被控系统最终输出误差都收敛至零。实验结果表明:精密气浮运动平台低速工况下,自适应线性自抗扰控制器的参数在0.8s内即可迅速完成整定计算;线性扩张观测器观测误差绝对值小于2nm;被控精密气浮运动平台的速度波动不大于5%。自适应线性自抗扰控制器实现了控制器参数在线整定,控制器的性能表现满足要求。     

显微CT精密运动平台定位精度优化

为提高显微CT精密运动平台定位精度,以精密运动平台Z轴载物台为执行机构,提出直接对永磁同步电机轴到Z轴载物台进行控制的全闭环伺服控制系统并建立电机轴到Z轴载物台的数学模型。分析矢量控制技术,研究无速度传感器技术对速度的估计,搭建电机矢量控制无速度观测器仿真模型,验证其可行性。位置环采用线性自抗扰技术进行优化,通过MATLAB仿真,验证了线性自抗扰技术可以提高位置环的定位精度。     

基于混沌鲸鱼算法的自抗扰永磁同步电机控制

针对永磁同步电机由于强耦合、非线性的特点,导致任何不确定性扰动都会直接影响控制系统性能的问题,设计了一种改进鲸鱼算法优化的二阶自抗扰控制器。通过采用混沌初始化策略改进鲸鱼算法优化自抗扰控制器参数。经过优化的自抗扰控制器的控制其性能有明显提高。仿真结果表明,该自抗扰控制器响应速度快,稳态误差小且无超调,对负载扰动具有良好的鲁棒性。     

基于电动车充电需求的电力调度运行策略研究

为了满足电动车用户的充电需求,并有效管理电力系统负荷,文章分析电动车充电需求特点和电力系统负荷波动情况,提出了一种基于预测和优化的电力调度运行策略,具体方法包括对电动车充电需求进行预测,通过优化算法对电力系统进行调度安排。结果表明,采用基于预测和优化的电力调度运行策略可以有效管理电动车充电需求和电力系统负荷。该策略可以根据电动车充电需求的特点和电力系统负荷情况,合理安排充电时间和充电功率,以平衡供需关系,减少负荷峰值。这对于提高电力系统的稳定性、降低能源消耗以及促进电动车的普及和发展具有重要意义。     

线性自抗扰控制在电动汽车异步电机驱动系统中的应用

通常采用矢量控制结合效率最优原则来提高电动汽车异步电机驱动系统的效率,延长电动汽车的续驶里程,达到节能环保的目的。但效率优化系统由于各种干扰等不确定因素的存在,很难实现基于电机模型的准确解耦,严重影响磁通和转矩的动态性能。为此,设计了异步电机调速系统的二阶线性自抗扰控制器。线性自抗扰控制器不依赖系统的精确模型,利用扩张状态观测器估计出电机模型中的内扰和外扰并加以补偿。仿真和实验结果表明,与经典的PI控制器相比线性自抗扰控制器在效率优化的异步电机驱动系统中,具有更好的动态性能和抗干扰性能。     

线性自抗扰控制在快刀伺服控制中的应用

为了提高具有表面微结构的零件的超精密加工中快刀伺服系统的跟踪精度和抗干扰性,研制了一种线性自抗扰控制器。通过对快刀伺服刀架建模分析,得到惯性环节和二阶振荡环节串联的等效模型,设计出三阶四维的线性扩张状态观测器,可对未知扰动的观测结果作出实时估计和补偿,由此设计出线性自抗扰控制器。数字仿真实验表明,线性自抗扰控制具有良好的控制品质,其中,在快刀伺服系统中的应用可以提高跟踪性能和抗干扰性。     

线性自抗扰气缸位置伺服控制研究

针对气动伺服系统复杂的非线性问题,提出了一种线性自抗扰控制策略对气动伺服系统进行位置控制。利用线性自抗扰控制器不依赖于被控对象精确数学模型的特点,解决被控气动系统内外各种不确定性,设计了线性扩张状态观测器来估计和补偿系统的全部干扰,同时给出了线性状态误差反馈控制器来保证系统的闭环响应性能。证明了线性扩张状态观测器的收敛性和闭环系统的镇定性。应用线性自抗扰控制策略与PID控制策略在气缸伺服系统中进行实验、比较,实验结果表明所设计的线性自抗扰控制器具有良好的控制效果。     

基于线性自抗扰的永磁同步电机速度控制研究

针对传统永磁同步电机速度控制采用双闭环比例积分控制算法,存在参数适应性差、抗干扰能力不足等问题,设计了一种基于线性自抗扰的永磁同步电机速度控制策略.采用这一控制策略,内环控制器和外环控制器均采用一阶线性自抗扰控制.仿真结果表明,基于线性自抗扰的永磁同步电机速度控制只需要整定带宽参数,与传统比例积分控制相比,具有转速抗干扰能力强、控制鲁棒性强的优点.     

电力调度自动化系统中的实时负荷预测及优化调度研究

文章旨在研究电力系统的实时负荷预测和优化调度策略,采用时间序列和深度学习技术,提高调度效率和稳定性。实验证明,成功运用时间序列和深度学习实现准确的实时负荷预测,优化策略显著降低,提高了系统稳定性和可靠性。     

基于LADRC的电动汽车ABS控制系统的研究

对电动汽车再生制动过程中的防抱死控制方法进行研究,提出了通过调节驱动电机的电制动力来防止车轮抱死,即电气ABS。根据轮胎魔术公式和直流电机数学模型建立了1/4车辆动力学模型;使用二阶线性自抗扰控制器设计以最优滑移率为控制目标的电气ABS控制系统;采用免疫遗传算法获得线性自抗扰控制器的最佳参数。仿真结果表明:基于线性自抗扰控制的电气ABS对内部和外部扰动有很强的鲁棒性,具有良好的制动性能。     

基于改进遗传算法的伺服系统自抗扰控制研究

针对传统PID控制不能满足数控进给伺服系统对控制性能的要求,提出将自抗扰控制器引入伺服进给系统的设计方法,采用改进遗传算法对自抗扰控制器参数进行整定优化。仿真结果表明采用改进遗传算法优化的伺服进给系统自抗扰控制器具有良好的控制性能和鲁棒性,所提出的数控伺服系统自抗扰设计方法有效可行。     

基于延迟补偿的永磁同步电机并行自抗扰控制

为了解决永磁同步电机在多工况下转速易受到内外扰动的影响,提出一种基于延迟补偿的并行线性自抗扰控制策略。 针对永磁同步电机可能受到信号处理、逆变器响应等因素从而引入的外部时滞效应的问题,引入 Smith 预估器与自抗扰控制相 结合,使控制系统更加精确、快速地响应内部参数变化和外部扰动。 同时,针对线性自抗扰控制器(LADRC)在有限带宽内其抗 扰性能较差的问题,设计了并行线性自抗扰控制器,在保持其带宽不变与参数易于整定的同时,有效提高其抗扰动能力。 最后, 对自抗扰控制器的稳定性进行了分析,并在此基础上进行了参数设计与扰动性能分析。 仿真与实验结果表明,所提算法相比 LADRC 在电机受到速度阶跃、负载扰动与内部参数变化时,在调整时间上分别提升了 52. 5% 、49. 5% 与 42. 4% ,从而验证了该 控制策略能有效增强永磁同步电机在多工况下抗内外扰动与速度跟踪能力。     

电磁式惯性作动器的结构振动自抗扰控制

针对四边固支板结构振动主动控制中存在的系统模型不准确性和内外干扰等问题，利用惯性作动器提出一种基于自抗扰控制器的主动控制方法，并且研究自抗扰控制器中观测器带宽、PD控制器参数，控制器增益对振动控制性能的影响。首先，建立基于惯性作动器的四边固支板振动控制系统的状态空间模型。然后，利用三阶线性扩张状态观测器估计整个振动控制系统的不确定性和状态变量。此外，从理论上分析自抗扰控制器各参数对振动控制性能的影响，以获得良好的振动控制性能。最后，基于NI-PCIe 6343采集卡搭建了半实物实验平台，并在Matlab/Simulink中desktop real-time下验证了理论分析的准确性与自抗扰控制的有效性。结果表明，自抗扰算法用于振动控制是可行的，当控制器其他参数不变时，可以在一定范围内提升观测器带宽或降低控制器增益可以提升控制效果，调节PD控制器参数对控制效果影响不大。     

自抗扰锁相跟踪系统设计与仿真

针对锁相跟踪中的抗扰问题,提出了一种新的方案,通过二阶广义积分器将参考信号分解为 ２路正交信号,在滤波的同时得到精确的相位.数字频率合成器作为信号发生器具有高稳定性和高精确性,可以通过比较参考信号和 DDS 的相位误差,引入自抗扰控制算法,适应锁相跟踪系统对算法进行改进,输出DDS 的频率控制字.最后,通过 MATLAB 仿真结果表明,该控制器具有很强的鲁棒性和高抗扰性,能够有效地抑制不确定负荷扰动的影响.     

四辊卷板机侧辊位移线性自抗扰控制

侧辊位移的精确控制对实现四辊卷板机高效加工至关重要,其核心问题是提高阀控非对称缸电液伺服系统的抗扰能力。由于电液伺服系统具有高度非线性和时变不确定性,传统非线性控制方法很难有效处理包含未知动态、外部扰动以及参数变化等的多源不确定扰动。提出一种四辊卷板机侧辊位移线性自抗扰控制方法。综合考虑各种不确定扰动因素的影响,设计了线性扩张状态观测器进行实时估计,采用状态误差反馈控制律给予主动补偿,并消除跟踪误差,证明了线性扩张状态观测器状态观测误差的收敛性和电液伺服系统的闭环稳定性。试验结果表明,所设计的线性自抗扰控制器能有效抑制电液伺服系统中多源不确定性扰动,实现侧辊位移的快速、精确轨迹跟踪。     

气动恒力控制系统的自抗扰控制

针对磨削和抛光等对恒力控制装置的迫切需求,开展气动恒力控制系统研究。由于气动系统存在比例流量阀死区、气缸摩擦力以及气体可压缩等非线性问题,提出了一种二阶线性PID自抗扰控制器,并加入了死区补偿器。该控制器采用跟踪微分器对输入信号进行过渡,利用扩张状态观测器对非线性参数影响进行估计,并通过线性PID反馈控制律进行补偿,同时引入死区补偿器快速跳过死区范围。试验结果表明,相比传统PID控制和积分型线性自抗扰控制(I-LADRC),线性PID自抗扰控制具有更好的动态响应以及更强的鲁棒性,并且稳态误差小于2 N。     

线性/非线性自抗扰切换控制在变载荷气动加载系统中的应用

针对气动加载系统压力跟踪控制中强非线性、强耦合性、模型不精确性等问题,提出一种线性/非线性自抗扰切换控制器,该控制器结合了线性自抗扰控制器参数整定简便、理论分析简单和非线性自抗扰控制器跟踪精度高、响应快的优点,设计线性/非线性切换扩张状态观测器对系统的耦合项以及不同幅值的扰动等不确定项进行估计,并采用切换状态误差反馈控制律给予实时主动补偿,进而实现系统加载压力的实时控制,并完成了线性/非线性切换扩张状态观测器的收敛性证明。最后,在气动变载荷摩擦磨损试验机试验平台上进行试验验证,与线性自抗扰和非线性自抗扰进行对比,试验结果表明,改进的控制器具有抗干扰性强、跟踪精度高、应用性强等特点。