柔塔型风力发电机组的转矩控制器设计

风力发电机组(以下简称风电机组)的转矩控制,需要兼顾发电效率与机组载荷,常采用恒转速-变转速-恒转速策略。针对柔塔型风电机组塔架频率低、在变转速区存在共振点,引起塔架疲劳载荷急剧增加的问题,提出一种分段式变转速策略:将传统的变转速区分解成2个变转速区和1个快速穿越区,在边界区通过及时下拉或上拉电磁转矩,使风轮转速快速上升或下降,实现共振区的快速穿越;动态调整PI转矩输出极限值,实现变转速区与恒转速区之间的平滑切换。建立用于转矩控制器设计的动力学模型,根据模型完成控制器参数设计,并对控制器的稳定性做出校验。通过GH Bladed仿真分析和风电现场测试验证,表明设计出的转矩控制器能在变转速区使机组快速穿越塔架共振区,有效避免塔架共振的发生,且在恒转速区能够较好地稳定转速,确保在不增加风电机组疲劳载荷的同时还有足够的稳定裕度,具有较高的工程应用价值。

基于频域特性的伺服系统控制器设计

伺服控制系统在工业机器人、数控机床等高速高精度运动控制系统中有着广泛应用,伺服系统控制器是决定其性能优劣的关键,为此提出一种基于频域特性的伺服系统控制器设计方法。通过设计控制器改变系统开环频率特性,然后分析开环频率特性来评估系统的闭环性能,进一步依据开环频率特性和设计指标调整控制器参数使系统达到理想性能,最后在闭环响应中检验控制器设计效果。为了验证所提方法的有效性,以PID控制器和基于内模原理的LQR控制器频域设计为例在自主研发的伺服云台控制系统中进行实验。实验结果表明,基于频域的控制器设计方法提升了控制器设计的效率和伺服系统的性能。

一种用于主动悬架LQG控制器设计权重优化的改进遗传算法

如何实现在不同行驶条件下汽车两大性能的最佳协调(即乘坐舒适性和操作稳定性)是主动悬架设计的关键。在LQG控制器设计中,性能指标的加权系数决定了汽车在当前条件下的各性能间的最佳平衡。而实际中需要考虑的因素来自多个方面,如不同路面的不平度、车辆行驶速度、车载质量、甚至还可能包括不同驾驶员偏好等,因而使得控制器设计中对权重系数的选取较难处理。针对这一难题,提出了一种改进的遗传算法优化方案。根据驾驶人(或乘员)对不同方面的性能需求,建立包含不同权值系数的适应度函数,针对适应度函数设计了典型的优化模式,并通过对惩罚函数值的适当选取来实现对性能指标加权系数的优化。通过不同工况及要求下的仿真,分析了该算法的可行性和有效性。研究结果表明,所提出的权值适应度函数优化方法简单、可行、有效。所设计的改进遗传算法能够高效地优化性能指标的加权系数以实现汽车在当前条件下的不同性能的最佳平衡,从而为主动悬架LQG控制器的设计提供一个有效的方法。

基于串级PI-(1+PD)算法的含飞轮储能互联电网AGC控制器设计

针对传统控制器存在的响应速度较慢、超调较大及鲁棒性较差等问题,提出一种基于串级PI-(1+PD)算法的含飞轮储能互联电网AGC控制器设计方法。首先,建立含飞轮储能的两区域互联电网AGC系统模型,模拟飞轮储能联合火电机组参与AGC的过程。然后,设计一种基于串级PI-(1+PD)算法的AGC控制器。外环采用PI控制,内环采用带滤波系数的(1+PD)控制。在保证系统稳态性能的前提下,提高动态响应速度和抗扰能力,并通过粒子群算法的迭代寻优获得最优的控制器参数。最后,基于Matlab/Simulink进行算例仿真分析。结果表明:与传统PID控制和PI-PD控制相比,所提方法不仅具有更快的响应速度与更小的超调量,而且增强了系统抵御内部参数摄动的鲁棒性。

轻型锂电车电机电池控制器设计

通过分析轻型锂电车电机控制器和电池管理系统功能模块,设计了一款电机电池一体化控制器。采用STM32作为中央控制模块,实现电机驱动,控制器电流、电压、温度等参数实时感知与处理,过流保护,稳压调压等功能。实验结果表明,稳压调压模块能够为各模块提供稳定供电,驱动并控制三相电机实现高效速度响应,准确地测量温度、电压、电流、速度等参数。控制器工作性能稳定,减少了电子元器件数量,降低了轻型锂电车控制器的物料清单成本。

面向软包装印刷设备的网络化控制器设计与应用

为提升控制器性能,借鉴典型的网络化控制器设计方案,根据软包装印刷设备的基础性能、成本及相关要求,针对原有控制器进行改造设计,提出了网络控制器总体设计方案。对主软件芯片进行配置,用改进的集成电路芯片TMS320F28335代替原来的TMS320LF2407三极管作为主校验晶振,探讨控制器在印刷张力控制系统中的应用。

农用设备控制器设计

CCI A3是一个辅助控制单元,可以控制拖拉机。它能与许多不同的设备兼容,可以灵活地适应于各种具体用途。控制单元能够识别不同的可变帧。可灵活变化的按键框架易于使用,并允许“盲操”。触摸屏可以呈现机器提供的图标功能,用户将始终看到哪些程序是可用的。

《机器人控制技术》课程实践案例——基于确定模型的机器人控制器设计

本文开展了《机器人控制技术》课程实践案例设计,针对两连杆平动关节机器人进行动力学建模,并实施了PID控制与确定性模型控制方案,作为项目驱动教学过程中的实际案例供参考,旨在提高课程教学质量,推动应用型人才培养。本文针对上述机器人专业人才培养普遍存在的问题,尝试从课程建设出发,通过设计项目案例串接课本理论知识,提高学生融会贯通的学习能力,并通过代码编写训练提升实践能力。

基于社会学习自适应细菌觅食算法的互联电网AGC最优PI/PID控制器设计

AGC控制器的参数对电网频率控制的动态性能具有重要影响。不合适的控制器参数将可能使得电网在遭遇较大的负荷扰动时失去频率稳定。针对互联电网AGC控制器参数优化整定问题,提出了一种基于社会学习自适应细菌觅食算法的最优PI/PID控制器设计方法。该方法将社会学习机制及自适应步长策略引入到标准细菌觅食算法中,通过改进细菌寻优过程中的趋化、群聚及繁殖等操作,提高算法的收敛速度及寻优精度。建立两区域互联电网AGC系统仿真模型,采用所提算法优化整定其PI/PID控制器参数。仿真结果验证了所提方法的有效性。

有时延和数据包丢失的网络控制系统控制器设计

在同时考虑网络诱导时延和数据包丢失的基础上,研究了动态输出反馈网络控制系统指数稳定性和控制器设计问题.基于一定的数据包丢失率和不大于一个采样周期的时延,将系统建模为结构事件率约束的异步动态系统.利用线性矩阵不等式方法推导出网络接通率约束的系统指数稳定的充要条件,给出了确保系统稳定的控制器设计方法.M atlab数值算例说明了研究结果是有效可行的.

大型空间机械臂柔性关节的微分几何算法控制器设计

大型空间机械臂负责空间站大型负载的运输、装配,而关节柔性会在一些工况下造成振动.因此设计了一种大型空间机械臂柔性关节控制器.针对谐波减速器的引入而带来的柔性,建立了柔性关节的动力学模型;采用基于微分几何反馈线性化方法对柔性关节模型做了精确线性化解耦处理.对于线性化后的系统,为了克服不确定性及提高鲁棒性,采用具有较高鲁棒性和抗干扰性的滑模变结构控制规律来实现轨迹的合理跟踪.在Matlab/simulink中实现了线性化过程和滑模控制过程,对给定输入信号进行跟踪仿真,改变滑模控制的控制参数,得到控制参数对系统影响,验证了滑模控制的高鲁棒性,并能很好地跟踪输入信号.仿真结果表明,反馈线性化与和滑模控制的结合可以很好地应用于柔性机械臂的控制.

基于动态滑模结构的桥式吊车防摇定位控制器设计

针对变绳长条件下二维欠驱动桥式吊车的防摇定位控制问题,提出了一种基于动态切换函数的动态滑模控制方法。该方法将含有位移摆角变量和吊绳变量的两滑模面通过微分环节分别设计新的动态滑模面,新的滑模面与系统的控制输入的一阶导数有关。该控制器结构简单,可实现桥吊变绳长情况下的小车快速定位和负载的防摆控制,并能有效地减少控制器的抖振现象。给出了该控制器的稳定性分析。最后仿真结果证明了该设计方法的有效性。

大型衍射光栅刻划机微定位系统控制器设计

针对衍射光栅刻划机开环控制的定位精度不能满足指标要求的问题,在刻划机已有的状态和结构下,设计了微定位系统的控制器。首先,介绍了衍射光栅刻划机,分析了微定位系统及其定位精度指标。然后,运用系统辨识的方法,设计了微定位系统的扫频实验,建立其数学模型。接着,提出了在已有数学模型的基础上,运用实际测量数据和MATLAB/Simulink软件仿真试凑来设计控制器的方法,并设计了满足精度指标要求的控制器。最后,将设计的控制器应用于微定位系统并进行模拟刻划实验,实验结果可知:所设计的微定位系统控制器定位精度基本满足指标要求,其中峰-峰值小于40 nm,RSM值总体略大于2.8 nm。

降低参数灵敏度的磁浮列车鲁棒悬浮控制器设计

磁浮列车的悬浮静态工作点与承载重量有关,因此对悬浮控制器的设计提出了更高的要求.以八达岭磁浮列车旅游线用的CMS-3型磁浮列车为研究对象,在分析磁浮列车悬浮控制系统的数学模型基础上,应用降低参数灵敏度的鲁棒控制器设计法对悬浮控制器进行设计,使控制器对列车质量变化的参数灵敏度明显降低.

基于蚁群算法的智能人工腿最优PID控制器设计

以蚁群系统和蚁群算法为基础,提出了一种新的具有不完全微分的最优PID控制器的设计方法。该控制器以系统单位阶跃响应的超调量σ、上升时间tr以及调整时间ts为性能指标,针对给定的控制对象,利用所建立的蚁群算法搜索出一组最优PID参数K i及T d,作为实时控制中PID控制器的参数。该控制器被用于控制智能p,T 仿生人工腿中的执行电机。计算机仿真结果表明,与传统的PID控制器相比,这种基于蚁群算法的最优PID控制器具有良好的动态和稳态性能,可用于控制多种不同的对象和过程。

一种微型燃气轮机抗扰控制器设计及验证方法

为了缩短微型燃气轮机(微燃机)控制器的设计周期以及验证试车前控制器性能,提出了一种新颖的微燃机控制器设计和验证方法。考虑微燃机控制系统主要惯性环节得到了稳态工作点处小扰动传函模型,利用微燃机模型与感应电机调速系统动态模型的相似性,得到微燃机模拟系统,基于模拟系统模型设计了两种控制器并进行了性能对比。针对实际系统中负载扰动引起的转速波动大、控制器动态调节时间长的问题,提出负载前馈控制。仿真和实验结果验证了所提微燃机控制器设计和验证方法的正确性和有效性,负载前馈控制明显提高了转速控制器抗负载扰动的性能。

基于内模控制的工业控制系统仿真器鲁棒PID控制器设计

内模控制是一种基于被控对象数学模型的新型控制器设计方法,所设计的控制器具有鲁棒性强、参数整定方便等优点,已经在一些工业场合中得到了应用。为了提高学生对于内模控制方法的理解水平,该文首先简要介绍了内模控制的基本原理和内模PID控制器设计方法,介绍了工业系统仿真器实验平台的构成,并推导了其数学模型的表达式,然后利用内模控制原理为其设计了鲁棒PID控制器,通过仿真软件进行了实验验证,结果证明了内模控制方法的有效性。

网络化系统控制器设计的矩阵分解方法

研究了一类包含网络诱导时滞、数据丢包以及错序等非理想网络模型的控制器设计问题。针对以往控制器设计方法保守性较强的缺点,通过连接权矩阵分解,利用离散形式的牛顿-莱布尼兹变换公式,提出了一种新的控制器设计方法。与以往文献中的方法相比,新方法具有较弱的保守性。数值仿真例子表明,新方法是有效的。

车速控制系统自适应油门控制器设计

在分析非线性车辆纵向动力学模型及简化模型基础上,采用一种简化非线性模型设计自适应油门控制器,并应用李亚普诺夫理论证明了传动系统存在动态过程时控制系统的稳定性。通过对基于简化线性和非线性模型的自适应控制器的仿真研究,结果表明后者具有更好的收敛性。试验结果也进一步表明,基于非线性模型的自适应控制器可以通过自适应调节减小参数不确定造成的干扰,当传动系统存在动态过程时可以保证车速跟踪误差有界。

基于PID方法的控制力矩陀螺控制器设计

控制力矩陀螺是一种常用的航天器的执行机构,广泛应用于卫星、空间站中。首先介绍了Model750型控制力矩陀螺结构组成,然后对该装置的数学模型进行了推导,并以Model750型控制力矩陀螺为研究对象,为其设计了PID控制器,并且设计了控制器参数、进行仿真验证,得到的仿真图形说明了控制力矩陀螺的控制性能良好。