一种基于双环LADRC的混合储能变换器控制方法

混合储能变换器可以帮助提升光伏发电系统的动态响应能力和稳定性,但传统线性控制器在执行双向DC-DC变换器控制时表现不足。针对直流母线电压易受变换器非线性噪声、光伏输出功率和负载扰动影响的问题,设计了一种基于双环LADRC的混合储能变换器控制策略。通过分析混合储能变换器主电路的工作原理,建立了主电路的扰动模型。基于扰动模型完成了对电压-电流双环LADRC控制器的设计,并结合功率分频实现了混合储能变换器的整体控制策略。仿真结果表明,与传统比例积分控制器相比,基于双环LADRC的混合储能变换器控制策略使母线电压幅值波动减小了39.4%,调节时间减少了25.0%,在功率响应和直流母线电压支撑方面表现出优越的动态响应和抗扰能力。

二阶LADRC在风电并网逆变器网侧直流母线电压控制中的运用

为提高风电并网系统中电网侧逆变器直流母线电压的稳定性和动态响应速度,文中设计一种无对象模型辅助的二阶线性自抗扰控制技术(linear active disturbance rejection control,ADRC)以取代电压外环的PI控制器,从而形成一种新的双闭环控制结构。文中利用频域分析法分析了ADRC控制器的稳定性、跟踪性和抗扰能力;最后在3.6 MW直驱永磁同步风力发电机组的物理实验平台中验证了该控制结构的可行性,将传统PI控制和文中所提出的控制模式在不同工作条件下的控制效果进行比较。实验结果表明,该文章设计的控制方案优于传统的PI控制器,具有良好的抗干扰性和鲁棒性,大大减少直流侧母线电压波动所造成的影响。

基于LADRC的四轮全向Mecanum轮机器人运动控制研究

近年来,移动机器人在巡检作业、智能电器、无人驾驶等领域的作用日益显现。全向移动机器人由于结构的特殊性和运动控制的复杂性,采用经典控制方法如比例积分微分控制、线性二次型调节控制等很难实现稳定的控制。针对全向移动机器人易受到外界扰动及其建模不精确的问题,进行四轮全向Mecanum轮机器人的运动控制系统设计。使用扩张状态观测器进行机器人总扰动的实时估计,完成LADRC控制器的设计。实验结果表明,相较于传统控制方法,基于LADRC的控制器能够更好地抑制外部干扰,减小运动误差,并提高机器人的运动精度和鲁棒性。

基于前馈LADRC的机械臂轨迹跟踪控制

针对机械臂轨迹跟踪精度受系统耦合、参数摄动和外界干扰等影响的问题,提出了一种基于前馈线性自抗扰控制器的机械臂轨迹跟踪控制方法。建立串联二自由度机械臂的动力学模型,设计基于前馈线性自抗扰控制器的轨迹跟踪控制系统,通过引入自抗扰控制器参考角加速度前馈对控制系统性能进行仿真分析和实验验证。研究结果表明,与传统线性自抗扰控制器相比,所提出的控制器可明显提高机械臂轨迹跟踪控制精度,系统不确定参数具有强鲁棒性。

基于改进LADRC的放卷侧储料架张力系统建模与控制

本课题针对纸张的卷对卷涂布设备,放卷侧储料架内纸张的张力控制问题,建立了储料架内纸张的张力耦合模型、输入输出辊和托架的动力学模型、滚轴丝杠的推力模型;融合遗传算法(GA)和线性自抗扰控制器(LADRC),设计了改进LADRC以实现LADRC的参数自整定和解决传统比例-积分-微分(PID)控制器控制精度不足、鲁棒性差等问题;结合所建立模型和所设计控制器,针对改进LADRC的参数整定性能和储料架内纸张的张力控制性能展开仿真实验。结果表明,所设计的改进LADRC能实现控制器的参数自整定,相比于传统PID控制器拥有更好的张力控制性能,能够满足放卷侧储料架内纸张涂布制造的张力控制需求。

基于改进型LADRC的皮带机外转子永磁直驱调速控制策略的研究

煤矿皮带机外转子永磁直驱控制系统中的传统的PI控制器易受到外界扰动的影响,会存在启动电机转速超调以及在随机负载扰动下电机转速和转矩脉动较大等问题,本文对转速环进行改进,通过将转速和q轴电流引入自抗扰控制器,设计滑模负载转矩观测器与线性自抗扰控制器协同控制,来观测随机负载的扰动,并对i_(q)^(*)做出相应的补偿,能进一步提高自抗扰控制策略的抗扰动能力。为了模拟实际工况,在随机负载条件下用Matlab/Simulink对控制策略进行仿真分析,结果表明所改进的控制策略能使皮带机实现良好的“s”型启动特性,相比较PI控制,能有效抑制电机转速超调、有效降低随机负载变化对转速和转矩脉动的影响,提高了皮带运输机在复杂的工况下的稳定性和可靠性。

基于LADRC和准PR控制的风电并网逆变器控制策略

为了稳定风电并网逆变器直流母线电压的波动,提高其动态响应速度并减少并网电流中的谐波含量,本文提出了LADRC+准PR双环控制策略.首先根据两电平风电并网逆变器的拓扑结构建立其数学模型;然后,根据数学模型设计电压外环二阶LADRC控制器和电流内环准PR控制器代替传统的PI控制器,同时对两种控制器的参数进行了设计并整定;最后,在Matlab软件中构建仿真模型,进行了仿真分析和波形对比.结果表明:相较于传统的双闭环PI控制策略,新型控制策略不仅能够快速地稳定直流母线电压,而且交流侧电流的总谐波失真小;并且在电网电压发生扰动的工况下,仍有较好的控制性能.综上所述,基于LADRC和准PR控制的风电并网逆变器控制策略具有较好的抗扰性和优越的鲁棒性.

基于一阶LADRC的锅炉主蒸汽温度控制策略

针对锅炉主蒸汽温度控制效果不佳的现象,首先建立了发电机组容量为300 MW的汽包锅炉主蒸汽温度模型,并将传统的PID串级控制应用其中,然后基于锅炉的主蒸汽温度特性,在原有的串级控制方案上进行了优化,设计了一种应用一阶线性自抗扰控制器(linear active disturbance rejection controller,简称LADRC)的串级控制方案。最后使用Matlab/Simulink仿真平台对两种控制方案进行实验仿真。结果表明,与传统的PID串级方案进行对比,应用一阶LADRC的串级控制方案,系统具有更快的响应能力并且超调量较低。当系统受到外界扰动时候,使用一阶LADRC串级控制方案系统仅经过一次震荡便达到稳定状态,具有更好的抗扰性。

基于LADRC的跑道积冰主动探测装置温度精准控制

对跑道表面积冰主动进行探测,是保障航班安全运行的重要手段,本文针对目前积冰检测多为被动的积冰后检测的弊端,提出一种以热电制冷器为核心的跑道积冰主动探测装置,超前模拟跑道小范围温度条件和积冰状况,实现跑道积冰主动探测.数值分析表明,装置温度控制易受运行过程中内部参数和外部环境扰动的影响,为实现精准温控,提出一种基于线性自抗扰控制(LADRC)的温控方法,并利用时变增益方法改进扩张状态观测器(ESO).仿真结果表明LADRC控制有更好的抗干扰能力,总扰动下的均方误差(MSE)较PID和非线性PID(NLPID)控制分别减少了57.22%和55.77%.低温实验箱及室外低温环境下实验结果表明,装置能够快速响应达到目标温度,稳态误差为0.05℃,能够满足积冰状况模拟及积冰主动探测的需求.

基于改进LADRC的矢量推力双旋翼飞行器姿态控制

针对矢量推力双旋翼无人机姿态控制过程中存在强耦合、模型不精确的问题,提出了一种改进型的线性自抗扰姿态控制(linear active disturbance rejection controller,LADRC)方法。该方法利用改进线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)提高对总扰动的实时观测精度,根据姿态角的误差及其变化率引入模糊控制思想对线性状态误差反馈控制律进行在线参数整定,最后以矢量推力双旋翼飞行器为研究对象,对比PID和常规LADRC对外界扰动的抗扰效果,仿真试验验证了该方法能够较好估计补偿系统的总扰动,具有更好的抗扰性能和收敛速度。

基于WACC的三相光伏并网逆变器LADRC控制器设计

逆变器作为微网光伏发电系统的接口,其控制策略直接影响到并网系统的稳定性。当并网逆变器采用LCL滤波器并网时,系统稳定性易受内部、外部参数的影响。针对高阶并网逆变器存在的扰动问题,文章设计了一种基于加权平均电流控制(Weighted Average Current Control,WACC)的自抗扰控制器。基于WACC控制原理将系统由三阶降为一阶,同时将逆变器系统的内部、外部扰动视为单一结构的广义扰动,采用控制律对闭环系统进行参数调节。最后,通过仿真和实验验证了该控制策略的有效性。

基于SLADRC的三相交错并联DC-DC变换器稳压控制

针对三相交错并联型DC-DC变换器在输出侧负载和输入侧母线电压数值改变以及其他扰动影响下而出现的输出电压波动现象,提出一种滑模线性自抗扰控制策略。首先,建立三相交错并联DC-DC变换器在s域下的数学模型,并分析能量传输不平衡原理;然后,根据系统模型,设计合适的观测器和线性自抗扰控制器;进一步,为提高系统对输出电压波动的抑制能力,引入滑模控制,形成滑模线性自抗扰控制,提高系统的抗扰性和快速性;最后,设计多种工况对新型控制策略进行仿真验证和半实物仿真实验验证。结果表明:与传统控制策略相比,滑模线性自抗扰控制不仅具备优异的电压波动抑制能力,而且具有优越的稳态运行能力和暂态穿越能力,保证了系统能量传输间的平衡。

弱电网下改进LADRC抑制直驱风机次同步振荡研究

针对在弱电网下直驱风电机组引起的次同步振荡(subsynchronousoscillation,SSO)现象,提出基于一阶总扰动偏差控制的微分前馈线性自抗扰控制器(linear active disturbance rejection control,LADRC),采用全改进LADRC控制策略抑制SSO现象(“全”是指电压外环、电流内环以及PLL锁相环3个环节都采用相应的控制)。首先,建立直驱风电机组并网数学模型;其次,结合风电机组并网系统对改进LADRC控制器进行设计并对其进行特性分析,该控制器相较于传统LADRC,不仅减小系统的跟踪误差且抗干扰性能更强;最后,通过PSCAD/EMTDC仿真软件将本文策略与全PI、全传统LADRC进行仿真对比。结果表明:相较于全传统LADRC,本文方法在降低1.62%超调量的同时,缩短0.129 s系统调节时间,有效抑制SSO现象并且具有较好的适应性。

基于自适应LADRC的无人机编队控制

为了提高无人机编队控制系统适应飞行过程中外部气动干扰的能力,准确地完成无人机编队飞行任务,提出了一种基于自适应线性自抗扰(Linear active disturbances rejection controller,LADRC)的无人机编队控制方法。该方法在推导无人机编队动力学模型并证明观测器和控制器收敛的基础上展开,利用观测器估计编队飞行外部扰动,并使用线性状态反馈控制器在补偿外部扰动的同时实现时变的无人机编队控制。针对三架无人机组成的编队,数值仿真验证了在具有强烈外部气动干扰情况下的所提出的自适应LADRC有效性,根据仿真结果,自适应LADRC在鲁棒性与控制精度上比传统LADRC方法具备更好的控制效果。

面向小型四旋翼无人机的BPPID-LADRC串级抗扰控制器

针对常规PID控制器抗干扰能力差的问题,设计了一种面向小型四旋翼无人机的多通道抗扰BPPID-LADRC串级抗扰控制器。该控制器中,外环位置回路的高度控制器和内环回路的姿态角控制器依据线性自抗扰控制理论(LADRC)设计,而外环位置回路的水平通道控制器则采用BPPID控制器。Simulink仿真表明,在高度通道、俯仰角通道、滚转角通道以及偏航角通道存在加强干扰条件下,所设计面向小型四旋翼无人机的BPPID-LADRC串级控制器相较于传统PID控制器控制效果更加出色,符合工程实际需求。

基于LADRC的板带轧机主传动系统扭振控制

为抑制电流波动所导致的轧机主传动系统扭振现象,建立直流电机驱动下的轧机主传动系统动力学模型,分析电流波动对主传动系统扭振的影响规律。在Simulink中分别对PID和LADRC两种控制器作用下的扭振系统进行仿真分析,验证了LADRC控制器的优越性,进而对其整定参数通过粒子群算法(PSO)进行最优求解,发现粒子群算法最优解的控制器具有响应速度快、追踪精度高的优势。研究结果表明LADRC对轧机主传动系统的扭振有很好的抑制效果。

应用LADRC的车用质子交换膜燃料电池温湿度控制优化研究

针对质子交换膜燃料电池在功率发生变化时水热管理系统不稳定和电堆进出口冷却液温差大等问题,通过LMS AMESim仿真平台建立了考虑整车功率变化以及驾驶员需求等影响因素的质子交换膜燃料电池水热管理系统模型。使用Matlab-Simulink搭建了线性自抗扰(LADRC)控制算法与比例积分微分(PID)控制算法,对冷却水泵以及湿度调节器进行控制,稳定电堆的温湿度,并进行联合仿真分析,比较了两者在新欧洲驾驶循环(NEDC)工况下的控制效果。结果表明:水热管理系统可以在NEDC工况下保持燃料电池电堆温湿度均在适宜工作区间,且LADRC性能相较PID更为优秀,电堆进出口处冷却液最大温差约为5℃,电堆的输出电压平均提高2.08%,可为质子交换膜燃料电池水热管理研究试验提供一定的依据和指导。

基于LADRC的伺服电机控制仿真

进行大学生创新创业项目时,需对电机进行伺服控制。根据位置伺服电机系统搭建动态系统模型,考虑摩擦力矩、控制器输出饱和因素,采用传统PID控制与LADRC控制对电机进行相关转速研究,通过Matlab仿真模拟得到两种算法控制效果对比。仿真结果表示,LADRC控制相较于PID控制对于伺服电机模型有着更好信号跟踪能力与抗干扰性。

光伏多功能并网逆变器迭代SMC+LADRC电流内环控制策略研究

针对LCL型三电平光伏多功能并网逆变器存在谐波谐振、系统抗干扰能力弱、电流跟踪精度低以及新型配电系统下负荷负载的多变复杂性等问题,设计了一种迭代滑模控制与三阶线性自抗扰控制相结合的电流内环综合控制器。首先,建立d-q坐标系下LCL型三电平逆变器数学模型;其次,设计迭代滑模控制与线性自抗扰控制电流内环控制器,并分析了综合控制器的传递函数、响应速度、跟踪精度和谐波谐振抑制能力;最后,通过仿真验证了文中所提综合控制策略可较好地抑制谐振和电流谐波畸变现象,且电流输出波形质量良好。

基于改进型RISE-MC-LADRC的逆变器电压控制

针对模型补偿线性自抗扰控制下的逆变器抗扰能力不足的问题,提出一种基于改进型误差符号鲁棒积分的模型补偿线性自抗扰控制策略。首先,引入抗扰能力更强的误差符号鲁棒积分替代传统的线性状态误差反馈律,实现对强扰动的有效抑制。然后,对传统的线性扩张状态观测器进行改进,将各状态变量与其估计值之间的误差作为各估计值导数的调节依据,并通过比例微分环节对其进行校正,从而提高线性扩张状态观测器的观测精度。最后,通过Lyapunov理论证明了改进后控制器的稳定性。仿真结果验证了所提策略的有效性和优越性。