基于快速动态矩阵控制的抗积分饱和方法

积分饱和在闭环控制系统中是一个不可忽视且非常常见的工业现象,它会导致闭环系统控制品质降低甚至引起闭环不稳定。传统采用二次规划(QP)的QDMC技术往往会消耗大量计算资源和计算时间,并且难以在嵌入式系统中实现。为此,提出一种基于动态矩阵控制算法(DMC)的抗积分饱和方法,该方法模仿QDMC在处理输入积分饱和时的控制逻辑,显著加快了计算速度,而且算法不需要进行二次规划,还可以进行嵌入式设计。模拟研究结果证实了所提算法的有效性。

电动汽车PMSM控制系统抗积分饱和滑模控制器

针对电动汽车电机PI控制系统易因系统内部饱和限制而产生积分饱和现象,从而引发超调和振荡问题,提出一种参数自适应抗饱和滑模控制策略。采用基于幂次—指数混合趋近律的平滑非奇异终端滑模控制器代替传统滑模控制,降低稳态误差,加快响应速度。设计参数自适应抗饱和积分器通过限幅前后误差计算和速度环补偿,减小永磁同步电机物理受限系统饱和效应对系统超调的影响。为保证新控制系统的稳定性,利用Lyapunov理论进行了稳定性证明。仿真和实验结果表明,该策略在电机速度控制中能够有效改善系统超调,同时削弱滑模控制存在的抖振问题。

永磁同步电机抗积分饱和PI控制研究

永磁同步电机矢量控制中传统PI控制器在给定输入发生较大幅度变化造成积分项逐渐累加,引起积分饱和,从而使转速及转矩超调,系统调节变缓,控制系统控制性能降低。针对这一问题,在传统PI控制基础上提出了一种抗积分饱和PI控制控制策略,将该控制策略分别应用到永磁同步电机速度环和电流环PI控制中。为验证该控制策略的有效性,基于MATLAB/Simulink仿真平台构建了永磁同步电机抗积分饱和PI控制系统仿真模型。仿真实验结果表明,与传统的PI控制算法相比较,所构建抗积分PI控制模型系统超调量明显降低,能够快速到达稳态,具有较好的动态性能和抗干扰能力。

一种具有预测功能的抗积分饱和PI速度控制器

在交流调速系统中,当给定大阶跃时,传统PI控制器由于积分饱和原因无法使系统在实现响应快速性的同时满足小超调甚至无超调。为解决该问题,研究了PI控制器和PD控制器,提出一种具有预测功能的抗积分饱和PI速度控制策略。该策略利用PD预测功能,根据其输出值的符号控制PI控制器的积分方向。当误差较大时,PI输出饱和,系统响应速度最快;而当误差较小时,积分器及时退出饱和,系统响应速度以负指数规律衰减至零;最终系统稳定于目标转速。实验结果表明该策略不但具有优良的动态性能,而且保留了传统PI的鲁棒性能和稳态性能。

水下机器人抗积分饱和控制及主动容错控制方法

针对自主式水下机器人(AUV)推力饱和时一般模型控制器控制性能下降问题,提出了基于平滑变参数条件积分法的抗积分饱和控制方法.为适应AUV因抛载等引起的动力学性能变化,提出了一种基于抗积分饱和一般模型控制的主动容错控制方法,同时还研究了传感器故障问题并提出了一种传感器故障容错控制方法.进行了"海狸"号水下机器人试验样机的仿真及水池实验,实验结果验证了所提出的抗积分饱和控制方法的有效性,也验证所提出的容错控制方法在AUV发生故障及动力学性能变化时可有效减小速度、角速度跟踪误差.

基于LMI的涡扇发动机抗积分饱和PI控制

针对航空发动机控制计划中加减速供油线对主燃油限制的控制计划,基于状态空间理论和线性矩阵不等式LMI(Linear Matrix Inequality)的方法,提出了用于解决航空发动机控制中由于主燃油供油量超加减速供油线后导致控制效果明显变差甚至出现震荡问题的抗积分饱和IWP(Integral Wind-up Protection)算法,给出了同时保证闭环稳定性和饱和抑制性的LMI解。以某涡扇发动机为被控对象,基于LMI方法在已有的控制器上进行了IWP的设计,并进行了发动机非线性动态系统性能仿真验证。结果表明,在已设计的PI控制器结构中嵌入IWP补偿器构成具有抗积分饱和作用的PI控制器,能提高控制系统的动静态性能。

卡尔曼滤波抗积分饱和PDF控制系统研究

针对非接触式登船梯控制系统在实际工作中不可避免地受到干扰信号的影响这一问题,提出了卡尔曼滤波抗积分饱和PDF控制系统。该控制系统主要由PDF控制器、抗积分饱和控制器和卡尔曼滤波器三个部分组成。卡尔曼滤波抗积分饱和PDF控制系统具有优良的控制性能和动态品质。该控制系统能快速跟踪设定的参考信号且无超调与振荡出现,同时能抑制白噪声的污染。仿真结果表明,该控制系统提高了系统的自适应与鲁棒性。

基于抗积分饱和的风力发电机控制系统

本文针对大中型风力发电机组在不同风况下的起动、低风速和高风速下变速变桨距的运行方式,在桨距角控制原理和成熟的数字PID控制技术基础上,提出了一种新型抗积分饱和的PID调节方式。该方法提高了系统响应的快速性,在风速突变时具有良好的鲁棒性。有助于输出功率的稳定。文中给出了具体的控制方框图和软件算法。该方法具有成本低、控制方法简单等特点,具有良好的实用价值。

二阶被控对象抗积分饱和PDF控制

阐述了系统过驱动造成的积分饱和的机理和危害,给出了二阶被控对象伪微分反馈控制参数计算公式,并对伪微分反馈控制采取了抗积分饱和处理,结果表明:能有效地避免过驱动导致的积分饱和现象发生,使系统响应更加快速;允许选取较大的控制器参数,大大提高了控制系统的抗干扰能力;使任意二阶被控对象的控制参数整定变得非常容易.

电动汽车PMSM MTPA控制系统抗积分饱和速度控制

电动汽车电机驱动系统大多采用传统PI控制,存在积分饱和现象,系统易产生超调和振荡问题,因此将抗积分饱和控制策略引入永磁同步电机最大转矩电流比控制调速系统中,以提升系统的稳定性。采用反馈算法求解转矩电流高次方程,解决了高次方程求解困难的问题,实现了最大转矩电流比控制;速度环和电流环均采用抗积分饱和PI控制,有效地抑制了积分饱和,减小了系统的超调量,提高了电机控制精度。基于Matlab/Simulink搭建了系统模型并进行仿真,仿真结果表明,所设计的系统有效地抑制了积分饱和现象,减少了速度的超调,具有良好的动态和稳态性能,可以较好地满足电动汽车电机驱动系统的要求。

抗积分饱和控制在无刷直流电动机中的应用与研究

无刷直流电动机调速系统是一个多变量、非线性系统，建立了无刷直流电动机的数学模型。并分析了转矩脉动产生的原因和防止积分饱和的方法。就传统PI控制器和PWM调制方式下的积分饱和问题，把积分钳位式Anti-windup控制方式应用到无刷直流电动机的控制中，设计了抗积分饱和速度调节器。仿真结果表明，此方法可以有效限制积分饱和现象。提高系统的控制性能。

基于抗积分饱和PID算法的地暖控制方法研究

地暖系统对室温控制的低效性与滞后性是当前存在的主要问题,PID控制算法的引入对这一现象起到了一定的改善作用,然而传统的PID算法在进行温度调节时超调量过大,效果不够理想。针对这一问题,引入了抗积分饱和来进一步抑制超调量,利用单片机系统搭建起地暖控制平台进行试验。试验结果表明,引入抗积分饱和的PID算法比传统PID算法在控制精度与稳定性方面均有所提高。

基于反应釜的串级控制系统抗积分饱和研究

在精密化工实验室环境中,温度控制要求精度高、鲁棒性好,采用串级控制系统实现温度控制,但在实验中出现的积分饱和现象会导致整个温度控制系统不稳定。针对这一问题,目前最常用的方法是依据特定条件切除积分作用或采用增量型或速度型算法,但都达不到预期效果。提出一种抗积分饱和方法,在一定条件下重新计算积分值,使积分累积量达到一个合适的值。该方法相比传统的抗积分饱和办法能减小超调量,缩短震荡周期且更早进入稳定状态,具有更好的鲁棒性。

航空发动机数控系统抗积分器饱和算法研究

提出了航空发动机数控系统三种抗积分器饱和算法。工程应用结果表明,三种算法均能有效抑止积分器饱和,提高了发动机数控系统的工作品质。算法实施简单,物理概念清楚,工程实用性强。

三相四桥臂并网逆变器重复控制积分抗饱和策略

在新能源并网逆变器中,基于内模原理的重复控制器被广泛应用,但是由于受到功率管开关特性和直流母线电压的约束,重复控制器存在积分饱和现象,严重影响供电质量。为提高三相四桥臂并网逆变器的并网电流质量,基于模型恢复积分抗饱和方法,研究重复控制器积分抗饱和策略。首先,设计了具有积分作用的重复控制器;其次,根据被控对象的数学模型设计了重复控制积分抗饱和补偿器,对控制量和输出反馈量分别进行补偿,控制量补偿引入控制量饱和偏差,并采用线性二次型最优控制方法优化偏差系数;最后,通过仿真和实验验证了重复控制积分抗饱和策略在动态和稳态饱和情况下均能有效改善系统性能。

异步电机电流调节器PI参数整定及抗饱和研究

针对异步电动机电流环中存在的耦合问题,首先利用状态反馈方法对感应电机的状态空间方程进行解耦,给出了解耦之后的电机模型;给出了一种交流电动机电流环的PI调节器参数整定方法,对电流调节器进行了整定,并分析了调节器抗饱和问题,给出一种新型抗积分饱和控制器的设计方法。为验证该方法的有效性,利用Matlab仿真软件进行了仿真实验,并在1.1 kW的矢量控制实验平台上进行了实验验证,实验结果与仿真结果一致,设计的电流调节器具有较好的稳态和动态性能。

新型抗饱和PI控制器在PWM整流器中的应用

当PI调节器输出饱和时,就会出现积分饱和现象,从而导致系统性能下降。提出了一种新型的PI调节器,并将其应用到三相PWM整流器电压环中,提高了电压环的控制性能。在这种新型PI调节器中,积分项可以根据PI调节器的输出是否饱和进行单独控制,当出现积分饱和现象时,反向计算系数可以削弱这种积分饱和效应。进行了Matlab仿真和实验研究,结果验证了该算法的有效性,从而表明该新型PI调节器能有效降低系统的超调量,缩短系统的稳定时间,同时还可以提高系统对负载扰动的鲁棒性。

表贴式永磁同步电机的抗饱和弱磁控制研究

在阐述了永磁同步电机弱磁升速基本原理的基础上,介绍了弱磁控制时所出现的电压和电流限制问题。针对转子表贴式永磁同步电机,采用了一种新型抗积分饱和策略对电流环进行控制,在抗积分饱和的同时实现了弱磁控制。该策略仅仅涉及软件上的变动,并不需要额外的硬件,具有易于实现的优点。由于该策略充分利用了母线电压,因此在同样的电压限制和电流限制条件下,可使永磁同步电机比传统的控制策略能够产生更大的输出转矩,Matlab仿真及实验结果验证了该弱磁控制方法的有效性。