稀土永磁电机鲁棒直接转速预测控制方法研究

针对稀土永磁同步电机直接转速控制中,因未建模扰动而导致转速性能差的问题,提出一种基于扩张状态观测器的鲁棒直接转速预测控制方法,推导了稀土永磁同步电机的超局域数学模型,设计了多个扩张状态观测器,观测了系统的未建模扰动和参数时变扰动,提高了控制器鲁棒性以及对负载扰动的响应速度。最后,通过搭建基于表贴式永磁同步电机的驱动系统,验证了所提控制策略的有效性。     

广义预测控制在泵池回路中的应用

广义预测控制融合了预测控制和自适应控制的优点,是自适应控制中另一类型的预测控制方法,易于在线估计参数,以实现自适应控制。磨矿生产中,泵池回路控制是一个复杂的慢时变动态过程控制,具有很强的非线性、强耦合、大滞后、强干扰等特性,而传统的PID控制算法很难达到理想的控制效果和较高的自动投运率。为此,针对泵池控制回路的特点,提出基于模型性能指标和加权系数的广义预测控制算法,建立了泵池控制模型,并于2010年将该模型应用于金川选矿厂磨矿生产的泵池回路控制。实际工业应用表明,这种广义预测控制具有较强的适应性和较高的控制精度,控制效果优于传统PID控制算法。     

用数字模型参考自适应控制算法控制电弧电极

以电弧炉电极调节系统为研究对象,提出了分段线性化模型参考自适应控制算法,设计出数字化的模型参考自适应控制仿真系统,用遗传算法对控制参数进行了优化,最后在MATLAB SIMULINK中对该控制系统进行仿真.结果表明,与传统的PID控制相比,自适应控制系统优于PID控制系统.     

采用广义模糊加权的金属连杆自适应控制算法设计

金属连杆的优化控制在汽车轴承控制、机器人控制等领域都具有较好的应用价值。提出一种基于广义模糊加权的金属连杆自适应控制算法。构建金属连杆的运动数学模型,进行被控对象建模和控制约束参量分析,采用广义模糊加权自适应神经网络控制方法,实现控制算法改进。仿真实验分析表明,该控制算法的精度较高,控制品质较好,误差收敛到最小。     

牵引定数不统一的港口后方腹地车流组织优化

线路区段牵引定数不统一是影响列车编组计划制定的重要因素,导致了列车在部分区段欠轴运行,在换重站或技术站进行补减轴作业.本文重点论述了减重方向列车编组方案的优化问题,提出了按充分条件将各种方案归类的方法,从而减少方案成本的对比次数,能快速获得最优的运送方案.在方案成本构成的分析过程中,充分考虑了各影响因素,将牵引机车费用看作与里程相关的可变成本,将欠轴列车浪费的机车和线路能力转化为惩罚费用,并考虑列车开行频率对方案费用的影响,最后从全网络的角度建立减重方向减轴列车编组优化模型.该模型既可获得合理的减重站,又能依据车流量关系选择优化的减轴编组方式,实例验证了模型的有效性.     

甲醇/水二元间歇精馏塔的模型预测控制

本文应用物料平衡和气液相平衡等机理建模法,经线性化和离散化获得了一套甲醇/水二元间歇精馏塔实验装置的线性离散状态空间模型.应用一种基于状态空间模型的模型预测控制算法,推导出该间歇精馏塔的模型预测控制律;另外应用1个温度-浓度经验模型从测量的塔板温度估算相应塔板的甲醇浓度,经在EuroBEEB工控机上用实时BASIC语言编程,实现了用回流比对塔板浓度的推断控制.控制实验结果表明,该模型预测控制策略控制平稳、精度高,明显优于同样工艺操作条件下的PI控制器.     

钕铁硼氢粉碎工艺参数在线监测研究与应用

以钕铁硼氢粉碎生产工艺为应用背景,运用软测量技术,研究并设计钕铁硼合金吸氢状态实时监测平台。论述了基于支持向量机SVR和自适应变异粒子群算法PSO相结合的钕铁硼合金吸氢状态检测建模方法,并对如何将仿真完成的智能算法应用于在线监测系统的问题进行了深入的探讨,分析了诸多先进控制算法仍然停留在纯数字仿真阶段的制约因素,提出了采用OPC技术在Matlab检测模型与工业控制组态平台之间交互数据的通讯方案,解决了钕铁硼氢粉碎过程中合金吸氢状态不能实时检测的难题。     

软体机械臂的建模与神经网络控制

软体机械臂因其出色的环境适应能力以及安全的人机交互使其在医疗、航天航空等领域有着广阔的应用前景.但由于软体机械臂是一类连续体装置,不能采用传统的刚体机械臂的建模和控制方法,需要一种新的建模方法.针对一类线驱动软体机械臂,本文提出一种基于应变参数化方法的软体机械臂建模方法,能够描述软体机械臂在三维空间下在不同布线方式下的运动.首先把整个软体机械臂当作一个Cosserat梁,利用成熟的Cosserat梁理论进行建模,其核心思想是利用Ritz方法对软体机械臂应变场进行离散化,得到一组常微分方程组,其次利用反向传播(Back propagation,BP)神经网络完成形状空间与驱动器空间的驱动力转换.针对软体机械臂模型中存在的未知动态,利用径向基函数（Radial basis function,RBF）神经网络进行逼近和补偿.然后基于Lyapunov稳定理论证明了引入自适应神经网络控制器后闭环系统的稳定性.最后,针对模型与自适应神经网络控制器进行了一系列的仿真实验,验证了模型和控制算法的有效性.因此,可以实现对一类软体机械臂的建模控制.     

基于迭代学习的金属加工机器人积分滑模控制算法

通过对金属加工机器人的优化控制设计,提高金属精加工的性能和精准度。提出一种基于自适应迭代学习的金属加工机器人积分滑模控制算法。首先构建金属加工机器人的控制参量模型和控制稳定性判别模型,在六自由度机器人动作空间内进行机器人滑膜积分控制,采用自适应迭代学习方法进行控制误差拟合跟踪,保障控制误差收敛到零,提高控制精度。仿真结果表明,该控制算法的收敛性好,鲁棒性较高。     

单调联调组合微张力控制在棒材轧线中的应用

为了使机架间的速度匹配关系达到最佳状态,某大棒厂轧线的微张力控制采用先单调后联调的控制方式,即先通过单调方式调节下游机架的速度,控制这两个机架间的张力,再以新确定的两个机架间的速度关系切换到联调方式控制轧线的速度,主要控制内容包括轧件跟踪控制、微张力时序控制、微张力采样控制、参数自适应的微张力PI调节器控制及轧机的速度自适应控制。该控制系统应用于现场后,微张力控制精度高、速度快、稳定性好。     

协同式多目标自适应巡航控制

针对自动化高速公路（Automated highway system,AHS）车队稳定性问题,发展了一种多目标自适应巡航控制算法,根据李雅普诺夫（Lyapunov）稳定性理论对该问题进行了量化分析,并给出了同质与异质车队稳定性的设计要求,基于模型预测控制（Model predictive control,MPC）理论,综合协调驾驶员期望响应、跟驰安全性、车队稳定性、车队整体品质等控制目标,采用加权二次型性能泛函以及线性矩阵不等式约束的形式,将协同式多目标自适应巡航（Adaptive cruise control, ACC）设计问题最终转化成带约束的在线凸二次规划问题。仿真结果表明,相比单车ACC而言,协同ACC的约束空间更为严苛,车队互联系统稳定性易受车间时距、车队规模、多目标权重、瞬态工况、车辆异质性等因素的影响,建议在跟驰安全性、车队稳定性良好的前提下寻求一定的驾乘舒适性与燃油经济性,以确保车队整体品质。      

带有负载观测的异步电动机广义预测控制

提出了一种带有负载观测功能的异步电动机广义预测控制算法,在对系统动态模型分析的基础上建立了调速系统的受控自回归积分滑动平均模型.该控制算法给出了能够使下一次采样时刻的实际转速以最优特性跟踪下一时刻参考转速的广义预测控制律,并采用负载转矩观测器的前馈功能增强速度控制的抗干扰能力.仿真和实验结果表明,通过合理选择控制器参数,具有转矩预测功能的直接转矩控制系统在转速跟踪和抗扰能力方面得到一定提高.      

矿热电弧炉电极自适应控制系统的研究

研究了电弧炉电极调节系统的自适应控制问题,提出了矿热电弧炉电极调节系统的模型,采用分段化模型自适应算法得出了电弧炉电极调节系统分段线性化的数学模型。在此基础上进行了电弧炉电极调节自适应控制系统的设计,推导出了电弧炉模型参考自适应律,最后在Matlab的Simulink中对该控制系统进行了仿真,取得了较好效果。     

基于递推最小二乘法的无模型自适应厚度控制

针对钛合金板轧制时间短而导致的厚度控制精度较低的问题,引入无模型自适应厚度控制方法,其不依赖于被控对象的数学模型,仅利用被控对象的输入输出数据便可对被控对象进行控制。泛模型在无模型自适应控制算法中起着十分重要的作用,其中的伪偏导数φc(k)对算法的收敛速度和跟踪能力有很大影响。利用递推最小二乘法实时辨识φc(k),确保了对时变参数的快速跟踪和小的参数估计误差。仿真结果表明:无模型自适应控制的控制效果明显优于传统的PI控制。     

稀土永磁斜槽电机分段建模及不同工作温度下的电磁性能计算

高可靠性是电机重要的指标之一。为确保电机驱动系统长期可靠运行,电机的电气性能应该保持基本不变。由于稀土永磁材料的固有特性,磁钢随工作环境变化会发生可逆或不可逆退磁。针对表贴式稀土永磁斜槽电机,基于分段思路,采用2D FEM建立了简化计算模型,计算了不同工作温度下磁钢于退磁曲线拐点以上发生可逆退磁后的电机性能,分析了磁钢及附近气隙区域的磁场,对比了感应电势和电磁转矩。研究结果表明,采用温度系数较小的稀土磁钢,即使工作温度在较大范围内变化,电机的电磁性能变化较小。实测结果证实了建模方法的有效性。研究结果为稀土永磁斜槽电机的电磁性能计算提供参考。     

轧机液压伺服系统多模型切换自适应反步控制

针对轧机液压伺服系统工作过程中弹性负载力和外负载力的跳变,基于公共Lyapunov函数方法和自适应反步控制方法,提出了一种多模型切换自适应反步控制策略.该方法结合自适应反步控制的特点和公共Lyapunov函数的设计要求,通过反步法设计了各子系统的状态反馈控制器和不确定上界参数的自适应估计器,取反步法的Lyapunov函数作为公共Lyapunov函数,保证了系统在任意切换下的渐近稳定.自适应反步法和公共Lyapunov函数方法的结合,便于公共Lyapunov函数的求取,又解决了同时存在参数跳变和参数慢时变的问题.仿真结果表明,该方法能够保证轧机液压伺服系统具有良好的动静态性能,并对参数跳变和参数慢时变具有较强鲁棒性.      

Hammerstein-Wiener非线性系统的模糊预测控制

针对输入和输出受约束的Hammerstein-Wiener型非线性系统,提出一种基于T-s模糊模型的非线性预测控制算法,并用Lyapunov函数分析系统稳定性.通过建立T-S模糊模型,将预测控制器设计中的非线性优化问题转化为相应的线性优化问题;通过离线设计状态反馈控制律,在线实施符合条件的反馈控制律,极大程度地提高了在线计算效率,仿真验证了该方法的有效性.     

连铸动态二冷控制模型的开发与应用

采用跟踪单元法建立了连铸在线凝固传热模型,首次提出了"虚拟坯龄"的概念,并实现了铸坯实时温度场的计算。基于在线凝固传热模型,采用抗饱和自适应整定PID控制算法开发了连铸动态二冷控制模型。生产应用结果表明,本控制模型具有较强的抗扰动能力,能够很好地实现铸机二冷配水的动态控制,使铸坯二冷水量在非稳态浇铸条件下平缓变化,正常拉速范围内铸坯表面温度波动小于±5℃,计算温度与实测温度及目标温度的差值控制在10℃以内,铸坯质量得到了明显的改善。     

基于GAPSO和自抗扰控制的稀土永磁同步电机性能研究

针对稀土永磁同步电机控制系统存在强耦合、非线性、抗干扰能力差的问题,提出了一种基于遗传粒子群算法（GAPSO）的稀土永磁同步电机自抗扰控制方法。第一步,介绍研究背景并推导出稀土永磁同步电机的数学表达式;第二步,通过设计跟踪微分器、扩张状态观测器以及非线性状态误差方程推导出自抗扰控制器的数学表达式,并利用遗传粒子群算法对其进行优化;第三步,讨论基于GAPSO和自抗扰控制的稀土永磁电机转速性能情况。通过Simulink仿真验证了上述方法的有效性,说明本文设计的自抗扰控制方法对提高电机性能具有促进作用。     

用于精密控制的直线磁通切换永磁电动机的暂态性能分析

提出了一种适用于精密控制的新型直线磁通切换永磁(LFSPM)电机的动态dq数学模型.通过采用有限元法对LFSPM原型机进行数值仿真,分析该电机的运行原理并计算其反电动势、磁链等电磁参量.仿真和测量表明,该电机的反电动势和磁链均按正弦规律变化,并且在运行时具有与直线表面永磁电机(LSPM)相似的磁链变化规律.在此基础上,提出了该电机的动态dq数学模型,建立了电机的控制仿真模型.仿真结果与在基于DSP控制实验平台上测得的结果进行比较,验证了所建数学模型的正确性和有效性.该模型可用于该类电机的设计优化和控制性能方面的研究.