基于一阶线性自抗扰控制器的同步磁阻电机无速度传感器控制

同步磁阻电机在实现无速度传感器控制时出现交叉耦合效应,导致dq轴电感随着电流发生非线性变化,转速环使用传统PI控制器已无法满足系统较强的抗扰性能和较高的转子位置估计精度。为了改善此问题,该文提出一阶线性自抗扰控制器的同步磁阻电机无速度传感器控制策略,利用其机械运动状态方程,将同步磁阻电机的交叉耦合效应及负载扰动变化视为扰动。首先通过扩张状态观测器对负载扰动快速观测并进行前馈补偿,以此来提高系统抗扰性;其次利用静止实验法,得到dq轴磁链与电流的非线性函数模型,将该模型运用至磁链观测器中,以减小交叉耦合效应,提高转子位置估计精度;最后在1.5 kW的同步磁阻电机对拖加载实验平台上进行实验,验证了该控制方案的有效性。

基于PI参数的二阶线性自抗扰控制参数整定

线性自抗扰控制是一种不依赖于被控过程模型的控制方法,具有很好的工程应用潜力。目前,工业控制过程中大多采用PI控制器,为了确保由调试好的PI控制器平稳切换到线性自抗扰控制器,并使系统仍保持稳定状态,需要合理设置线性自抗扰控制器的参数。为此,在分析二阶线性自抗扰控制器的二自由度等效结构的基础上,推导出其反馈控制器与PID控制器的对应关系,给出一种基于现有PI控制参数直接获取二阶线性自抗扰控制初始参数的方法。最后,在MATLAB/Simulink平台上采用若干典型传递函数和双容水箱液位控制系统进行仿真研究,仿真结果验证了所提方法的有效性。

线性自抗扰控制系统的稳定性分析方法

针对二阶线性系统和二阶线性自抗扰控制,提出了基于误差的稳定性分析方法。该方法通过观测误差、跟踪误差状态量建立闭环系统状态空间模型,借助状态空间模型的特征值分析闭环系统的收敛性,并运用李雅普诺夫法判断系统的稳定性。与基于劳斯判据的稳定性分析方法相比较,二者的分析结论一致,算例和仿真结果验证了所提方法的简单性和有效性。此外,通过仿真和蒙特卡洛实验验证了自抗扰控制相比于PID控制在跟踪性能、抗扰能力和鲁棒性等方面的优势。

高阶时滞系统的改进线性自抗扰控制及参数整定方法

针对高阶时滞系统采用传统线性自抗扰控制调节效果不佳、参数整定困难的问题,提出一种高阶时滞线性自抗扰控制。在一阶线性自抗扰控制的基础上,串联高阶前馈补偿器,从而解决了线性扩张状态观测器前馈信号和反馈信号不同步的问题,提高了系统的状态观测精度;在此基础上,采用目标逼近法定量化参数整定公式,并推导出参数可调节区间,实现利用单参数λ调节控制器参数,简化参数整定;进一步采用频域分析法验证该整定方法的有效性,并确定参数和系统鲁棒性的关系。最后,在选择性催化还原(SCR)脱硝控制系统的仿真实验中将所提出的控制器与其他类型控制器进行了对比,验证了该控制器的优越性。结果表明:所提出的高阶时滞线性自抗扰控制在定值跟随、抗扰动和鲁棒性上均具有明显优势,具有很大的工程应用潜力。

基于线性自抗扰控制的柔性多状态开关直流电压控制策略

为提高柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)的抗干扰能力,以保证在系统干扰的情况下维持直流电压稳定,该文提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的FMSS直流电压控制策略,其控制策略可以将作用于研究对象的不确定因素整合成系统总扰动,并对扰动进行实时跟踪估计和补偿,以此抑制系统干扰。通过Matlab/Simulink对FMSS建模,并设计线性自抗扰控制器模块来替换电压外环和电流内环中的PI控制器模块。在系统干扰的情况下,对FMSS的抗干扰能力进行实验验证。仿真结果表明,与传统PI双环控制策略相比,基于LADRC的控制策略能更好地应对系统干扰,能有效提高系统干扰抑制的能力,维持FMSS直流电压稳定。

基于联合仿真的电励磁同步电机线性自抗扰控制

针对电励磁同步电机(EESM)在车用电机控制方向的研究,通过Maxwell设计EESM有限元模型,基于Simulink搭建电机控制系统模型。然后,根据凸极EESM的电机特性和电磁转矩分析,在控制系统中采用最大转矩电流比(MTPA)矢量控制方式在Simulink-Maxwell进行EESM控制系统的联合仿真验证。同时,控制系统电流环应用线性自抗扰控制(LADRC),基于电机已知参数在LADRC中设计模型辅助—扩张状态观测器(MA-LESO),以观测和消除系统扰动变量。仿真实验表明,采用MTPA矢量控制的电机在带载时转速波动降低,带载能力增强;在电流环中采用MA-LESO的LADRC控制器能使电机转速在稳态时波动更小,在带载时的抗干扰性能更强,电机运行过程相对稳定;电机负载转矩和定子电流在空载、负载时的波形更稳定,显著提升了电机运行性能。

电磁悬浮系统的改进线性自抗扰控制方法

单点电磁悬浮系统是常导电磁磁浮列车悬浮系统的关键控制单元。针对单点电磁悬浮系统因强干扰影响导致控制性能下降的问题,提出了一种改进型线性自抗扰控制(LADRC)方法。首先,基于电磁悬浮结构及原理建立了单点悬浮系统线性化模型,并对系统稳定性进行了分析。其次,基于自抗扰控制方法设计位置外环控制器以及基于PI调节器的电流内环控制器,对线性扩张状态观测器进行改进,设计两级级联的线性扩张状态观测器提高扰动估计精确度及速度,进而提高LADRC中扩张状态观测器对系统扰动的估计能力,并在频域上分析了改进型LADRC扰动估计性能和抑制能力的优越性。最后,搭建实验环境,对改进线性自抗扰控制方法的有效性进行验证。实验结果表明,所提的改进型LADRC不仅具有良好的位置跟踪性能,同时相比传统LADRC具有更强的抗扰动能力。

基于双层CESO的电液伺服系统线性自抗扰控制

针对含高频噪声的阀控非对称缸不确定扰动抑制问题,采用扰动频率分层技术,利用线性扩张状态观测器低通滤波特性以及扰动估计速度和精度与带宽取值正相关性的特点,提出一种基于双层级联扩张状态观测器的阀控非对称缸电液伺服系统线性自抗扰方法。在分析双层级联线性扩张状态观测器稳定性基础上,与传统线性自抗扰控制方法进行了仿真对比研究。仿真结果表明:该控制方法继承了传统自抗扰控制优点,提高了不确定扰动估计速度和精度,有效抑制了含高频测量噪声不确定扰动带来的不利影响,可实现阀控非对称缸电液伺服系统的高性能控制。

基于线性自抗扰控制的永磁同步电机驱动系统多源扰动抑制研究综述

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)驱动系统在多种工况运行条件下通常会受到多源扰动的影响而使其控制性能下降。线性自抗扰控制器(Linear Active Disturbance Rejection Controller, LADRC)由于参数整定简单以及不依赖于系统的数学模型在PMSM驱动系统中已经得到了广泛的应用。文中首先阐述了PMSM驱动系统中所存在的多源扰动类型,并且对部分扰动建立了数学模型;然后,分析了传统LADRC的局限性,并针对不同类型的扰动总结了近年来所提出的新型LADRC,同时给出了部分所提方法的算法表达式;最后,归纳总结了基于LADRC的PMSM驱动系统在抗扰控制中的发展趋势。

基于线性自抗扰控制的纵向舰载机直接升力全自动着舰控制

舰载机的最终着舰过程受到强烈的舰尾流的干扰,为了抑制舰尾流扰动,本文提出一种基于径向基函数神经网络(radial basis functions neural network,RBFNN)结合线性自抗扰控制(liner active disturbance rejection control,LADRC)的创新设计方法,确保舰载机直接升力控制自动着舰系统的鲁棒性。LADRC将阵风扰动和系统不确定项作为总扰动,通过线性扩展状态观测器(liner extended state observer,LESO)对总扰动进行估计,并通过线性反馈控制律进行补偿,然后根据系统状态利用RBFNN在线调整LADRC控制器的参数,并构建Lyapunov函数以证明闭环系统的稳定性。舰载机跟踪理想下滑道的仿真结果表明,RBF-LADRC的抗干扰性、鲁棒性和跟踪精度均优于与之对比的控制方法。

基于线性自抗扰控制的单相电力电子变压器整流级控制策略

针对电力电子变压器的非线性特性,传统PI控制的单相电力电子变压器整流级具有对参数变化敏感,响应速度慢,抗扰性能差的特点。提出了一种基于线性自抗扰控制(line active disturbance rejection control,LADRC)的电压环控制策略,该控制策略具有响应速度快、超调量小、鲁棒性强的特点。在仿真软件MATLAB/Simulink中通过搭建三级联H桥整流器模型进行仿真,并与传统PI控制器相比较,仿真结果表明所采用控制策略的优越性、有效性。

在线优化参数的多变量无模型预测线性自抗扰控制

针对时变参数的多变量线性模型上叠加非线性的系统,采用具有辅助向量的多变量偏格式动态线性化方法逼近该系统,在多变量线性状态观测器中加入辨识的线性模型,提高状态观测精度。在多变量线性跟踪微分器和状态观测器分别引入超前参考输入与输出预测值,使多变量线性自抗扰控制器具有预测控制性能。运用非线性递推最小二乘法在线优化多变量线性自抗扰控制器的参数,给出在线优化参数的多变量无模型预测线性自抗扰控制算法。结果表明:无参数优化时的响应曲线,超调大,调节时间约1 s,无稳偏;有参数优化时的响应曲线,超调较小,调节时间约0.65 s,无稳偏,控制算法的响应优良。

改进型线性自抗扰控制的微网逆变器控制

针对传统微网运行中逆变器控制以传统PI控制为基础控制策略抗扰效果不足的问题,采用自抗扰控制策略优化控制系统内环部分的控制,由于新能源发电系统的大规模接入导致微网运行在弱电网条件下,为了提升控制系统的扰动估计以及电网系统中扰动对于微网控制性能的影响,对传统自抗扰控制改进,提出级联型自抗扰控制策略。从频域部分分析了级联型自抗扰控制动态响应以及扰动抑制的效果都优于线性自抗扰控制。仿真实验结果表明,优化的控制策略对电网电压跌落、高电网阻抗有更好的效果,可平滑过渡并/离网切换出现的电流跳变。所提策略有更好的稳定性及鲁棒性。

基于线性自抗扰控制的通信传输延迟优化方法

在通信系统中,由于数据传输距离、网络设备的处理时间、网络拥塞以及网络协议的开销等因素,导致通信传输出现延迟。通信传输延迟不仅影响数据传输的实时性和效率,还可能直接影响实时通信应用的用户体验和系统稳定性。因此,提出线性自抗扰控制的通信传输延迟优化方法。首先,构建通信信道模型;然后,采用长短时记忆网络进行通信延迟预测;最后,根据通信信道模型和通信延迟预测结果,采用线性自抗控制方法完成对通信传输延迟的优化。实验结果表明,该方法能够有效减少通信传输延迟时间,且通信过程数据丢包率在4%以下,由此证明所提方法具有实际应用价值。

永磁同步电机改进鲨鱼优化非线性自抗扰控制

针对永磁同步电机传统自抗扰控制中非线性函数不平滑和参数难优化整定影响其控制品质的问题,提出了一种改进的永磁同步电机鲨鱼优化非线性自抗扰控制。在传统的非线性函数基础上,引入了反双曲正弦函数、正弦函数与二次函数,并采用拟合法构造出一种新型平滑非线性函数。为改善参数优化整定效果,将折射机制与高斯变异机制融入鲨鱼优化算法的计算流程。永磁同步电机调速控制实验结果表明,与一种控制性能明显改善的改进自抗扰控制相比,最高启动转矩降低的前提下,采用所提非线性自抗扰控制得到的控制时长下的转速ITAE与转矩ITAE分别降低了72.7%与80.0%,从而验证了所提改进鲨鱼优化非线性自抗扰控制良好的转速超调与转矩抖振抑制效果。

基于并网逆变器的级联线性自抗扰控制策略

在LCL型逆变器的电流控制中,针对传统的线性自抗扰控制(linearactive disturbance rejection control,LADRC)策略对干扰估计精度不足的问题,提出一种具有模型补偿项的级联线性自抗扰控制策略。通过分析系统总干扰放大系数对线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)干扰估计能力的影响,建立了具有级联结构的LADRC控制器,该控制器有效降低了系统总干扰的放大系数,提升了系统的抗干扰能力。为避免对LCL系统中的一部分可直接测量的干扰进行估计,在LADRC控制器中加入模型补偿项,进一步提高了LESO对干扰的估计精度。最后,控制器采用反步法来设计,以保证闭环系统的稳定性。在此基础上,基于Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统的跟踪误差可达到任意小。仿真及实验对比传统LADRC策略验证了所提方法的有效性和优越性。

APF直流侧电压的变论域模糊线性自抗扰控制

针对模糊线性自抗扰控制的缺点,提出变论域模糊线性自抗扰控制。该控制可根据误差以及误差变化率调整模糊控制的输入输出论域。因此,所提出的控制方法可在不增加模糊规则数目,不改变隶属度函数的情况下,提高模糊线性自抗扰控制的稳态精度。仿真结果和实验结果表明:相对于有源电力滤波器(APF)直流侧电压的模糊线性自抗扰控制,所提出的变论域模糊线性自抗扰控制具有更快的响应速度,更高的稳态精度以及更小的总谐波失真(THD)。

脉冲负载下PWM整流器自适应线性自抗扰控制

对于复杂多工况切换的脉冲负载问题,传统不控或PID全控整流变换系统均无法解决输出电压响应和交流侧电流谐波间的技术指标矛盾,为此提出一种根据工况变化自适应调节的控制方法。首先分析脉冲负载多工况切换条件下电压稳定速度和三相电流谐波与控制器参数的关系,得到两技术指标间矛盾机理。基于三相PWM整流器的数学模型构建线性自抗扰控制器,确定其基本参数。根据LADRC等效截止频率和交流侧电流谐波与控制器参数的关系,设计等效带宽参数的4自由度更新算法,根据工况变化实现自适应参数调节。仿真和实验结果表明,提出的自适应线性自抗扰控制器能够提高脉冲负载整流器在负载工况切换时的电压动态响应速度,同时降低稳定工况下的交流侧三相电流谐波,实现两指标间的自适应协调。

基于线性自抗扰控制的无线电能恒压无通信传输方法

针对负载动态变化易导致磁耦合无线电能传输系统传输效率低、输出电压波动大的问题,提出一种基于线性自抗扰控制的无线电能恒压无通信传输方法。该方法在系统的输入端采用锁相环跟踪谐振频率,并采用扰动观察法实现最小输入功率跟踪;同时,在输出端采用基于线性自抗扰控制的移相半控整流电路控制策略,使系统工作于恒定电压输出、高效传输的状态,且系统输入端与输出端之间无需通信。仿真结果表明,当负载和参考电压发生变化时,系统的输出电压始终恒定在参考值,系统传输效率保持在90%左右。

三相隔离型AC-DC-DC电源自适应线性自抗扰控制方法及纹波抑制补偿策略

三相隔离型AC-DC-DC电源因其具有功率密度大、电气隔离等优点,在工业上应用广泛。但在一些负荷频繁投切的特殊应用场景下,如电泳、电镀等,基于传统PI控制的电源存在输出电压响应速度慢及纹波大的问题。为了提升电源的输出电压响应速度,该文在分析线性自抗扰控制中关键带宽参数与输出量之间关系的基础上,提出一种控制器带宽参数自适应调节的线性自抗扰控制(A-LADRC)方法以实现输出电压在负荷突变下的快速调节。而针对系统前级不控整流环节中电压六脉动分量对后级系统带来的输出电压纹波增大问题,设计一种根据系统输出电压反馈值,自适应调整变换器占空比补偿量的控制策略,以实现减小电压纹波的目的。最后通过一台400 V/50 A的实验样机对所提方法进行了验证,结果表明所提方法能够有效提升系统输出电压响应速度并减小电压纹波,具有较好的实际工程应用价值.