基于Bode图解法的改进频域框架分数阶PI控制器设计方法

为了有效减少求解分数阶PI控制器参数的计算量,基于Bode图解法,提出一种改进频域框架分数阶PI控制器设计方法。将改进频域框架法引入中频段,求取改进频域框架法的三角形面积最小;根据截止频率、相角穿越频率约束公式,确定改进频域框架范围;考虑多种约束条件,引入拉格朗日乘数方程,计算比例系数和积分系数,求取在某一改进频域框架内的最优比例系数和积分系数;通过仿真算例验证设计方法的可行性与有效性。结果表明:改进频域框架分数阶PI控制器设计满足系统的稳定性要求,有较好的鲁棒性。该设计方法具有计算简单、精确度高和取值范围直观等优点。

基于NSGA-Ⅱ算法的ATR发动机PI控制器多目标优化方法研究

为了使空气涡轮火箭发动机(ATR)从慢车快速、稳定和准确地加速到最大状态,以ATR发动机燃气发生器流量和尾喷管喉部面积为控制变量,采用快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ算法)建立了发动机控制器参数多目标优化方法。将超调量、稳态误差、上升时间及误差积分值四个指标以加权的形式作为目标函数,引入执行机构超调惩罚机制,建立了PI控制器参数Pareto最优解集,完成了ATR发动机从慢车加速到最大状态的动态过程仿真。结果表明,将双回路多个控制性能指标以加权的形式组合作为目标函数,可以获得均匀分布的Pareto前沿;联合应用多目标优化方法和基于熵权法的优劣解距离法(TOPSIS),能够在双回路耦合下获得满足设计要求的ATR发动机动态特性,极大地缩短了人工整定控制器参数的时间;在加速过程中,多目标优化方法将涡轮膨胀比上升时间作为目标函数之一,与尾喷管面积开环控制动态过程相比,可以使涡轮膨胀比更早到达目标值,共同工作线远离喘振边界。

直流调速系统中常规PI与模糊PI控制器的比较

转速电流双闭环直流调速系统中的PI控制器直接影响其调速性能,利用MATLAB分别建立了由常规PI与模糊PI控制器组成的转速电流双闭环控制直流调速系统的仿真模型,并进行了仿真。仿真结果表明,模糊PI控制器与常规PI控制器相比具有更好的动态稳定性和跟踪性能,对外界干扰具有较强的鲁棒性。

永磁同步电动机转速伺服系统PI控制器的一种新设计方法

提出了PI控制器的一种新设计方法,将所有已知和未知的扰动集中为总扰动,简化系统模型,再用积分器作为扰动观测器对总扰动进行观测并补偿。新型PI控制器中的参数与系统性能之间的关系非常简单,易于整定。针对连续变化输入,新型PI控制器引入了输入微分前馈,具有更好的跟踪性能,且输入微分前馈仅是一个微分器,与电动机参数无关,进一步简化了控制器的设计。采用离散最速跟踪微分器对阶跃输入安排过渡过程,可以消除PI控制系统阶跃响应的超调,同时提高系统阶跃响应对控制器参数的不敏感性。实验结果验证了所提方法的有效性。

基于改进PSO算法的HVDC PI控制器优化设计

为了对直流输电系统的PI控制器进行优化设计,提出了一种自适应粒子群优化(APSO)算法以克服传统粒子群优化(PSO)算法易于陷入局部极值、使算法早熟的缺陷。在APSO算法中粒子群寻优计算时,每个粒子的惯性权重系数根据该粒子当前的适应值而自适应地变化,使得适应值好的粒子趋向于做当前最优解附近的精细搜索,适应值差的粒子则以较大步长对可行域进行全局粗略探测以便有机会发现新的更好的解,从而使得整个群体保持了多样性和良好的收敛特性。基于APSO算法,给出了一套系统化的直流输电PI控制器优化设计方法。通过对CIGRE HVDC Benchmark Model的仿真计算,以及与"稳定边界法"设计结果的比较、分析,证明了所提出的设计方法的可行性和有效性。

神经网络自适应PI控制器在有源滤波器中的应用

针对有源电力滤波器的电流跟踪控制问题,设计一种神经网络自适应PI控制器。该控制器将神经网络技术和PI控制器设计方法相结合,控制器采用PI控制器结构,具有结构简单、计算时间短、易于实现等优点。同时利用神经网络技术,使其输出作为最优控制规律下的PI控制器的参数值,并根据误差大小对控制器参数进行在线实时自适应整定,从而满足大工况、全工作条件和最优性的要求。仿真实验表明,神经网络自适应PI控制器较一般的PI控制器有更快的响应速度和更高的补偿精度,而且经过神经网络自适应PI控制器作用后,其电网电流的谐波畸变率和电流跟踪误差均降低到PI控制器的55%左右。

永磁同步电动机调速系统PI控制器参数整定方法

针对永磁同步电机(PMSM)调速系统,基于PMSM调速系统的频域模型,推导出了电流和速度PI控制器参数的解析计算式,推导过程考虑了逆变器、死区、延时、反馈滤波器及其他非理想因素的影响,并结合工程实际,明确界定了电流环和速度环的开环截止频率和相位裕度的合理取值范围。根据系统性能要求,设定期望的电流环和速度环开环截止频率和相位裕度,通过所提出方法,可解析计算PI控制器参数;也可根据设定的PI参数,反计算系统的开环截止频率和相位裕度,对设定的PI参数的性能进行预评估。该整定方法建立了系统频域参数、控制器参数和系统时域性能的联系,整定目标直观明确,且参数物理意义明确,计算过程简单易实现。文中通过大量的仿真表明了所提出方法的正确性,实验结果也验证了该整定算法有效可行。

变结构PI控制器的设计及其在光电跟踪系统中的应用

为了给光电跟踪系统提供高性能的伺服控制,基于传统的PI控制器原理,结合变结构的思想,设计了一种变结构PI控制器(VSPI)。介绍了该控制器的工作原理并讨论了设计参数的选择。基于某型号光电跟踪系统,分别对采用了VSPI、抗积分饱和PI控制器(AWPI)和积分分离PI控制器(ISPI)作为位置回路控制器的伺服控制系统进行了仿真和实验。实验结果表明,采用了VSPI的光电跟踪系统基本无超调,上升时间为0.378s,稳定时间为0.488s,跟踪精度为1.26″。该系统结构简单,能实现嵌入式实时控制;与其他两种控制器相比综合性能更好,完全满足光电跟踪系统精度高、响应快的要求。

基于遗传算法的P-F-PI控制器在机器人手臂定位控制中的应用

提出用遗传算法来优化控制参数的P F PI(比例 模糊 比例积分 )控制器 ,控制机器人手臂定位系统 .P F PI控制器是在大偏差时用比例控制 ,在中偏差时用F控制 ,接近稳态时用PI控制 ,而这三个控制器的切换参数以及F控制器中的修正系数用遗传算法来优化 .实验证明 ,该控制方法能满足机器人手臂定位控制动态和静态要求 .

基于双PI控制器的模块化多电平变换器环流抑制策略

由于模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)本身的结构特点带来了桥臂环流问题,环流的存在使得MMC桥臂电流发生畸变,从而提高了器件的额定电流容量,增加了系统成本,甚至威胁功率器件和电容的正常安全运行。为了克服上述问题,首先建立了MMC的数学模型,推导出环流中主要存在直流分量和偶数次环流谐波分量,其中2次、4次谐波所占比重最大。为了实现对环流的有效抑制,提出了一种基于双PI控制器的环流抑制策略;基于该策略搭建了Matlab/Simulink仿真和实验平台,实验和仿真结果验证了环流理论分析的正确性和所提环流抑制策略的有效性。

新型抗饱和PI控制器及其在异步电动机调速系统中的应用

提出了一种新型抗饱和PI控制器的设计方法,通过引入反向计算系数减小了积分饱和对系统的影响,给出了新型抗饱和PI控制器的系统框图,并且证明了该算法的稳定性。为了提高异步电动机调速系统的动态性能,把这种抗积分饱和的PI控制器应用到了PWM逆变器供电的异步电动机矢量控制系统中。利用Matlab软件进行了仿真实验,仿真实验结果验证了这种算法的有效性,表明这种新型PI控制器可以有效地降低调速系统的超调量,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。

PMSM伺服系统速度环PI控制器参数自整定及优化

针对PMSM伺服系统PI参数自整定方法依赖系统数学模型精确度或优化时间长、整定效率低的问题,提出一种将基于模型和规则的参数自整定思想相结合的参数自整定及优化策略。首先以伺服系统的数学模型为基础,利用速度环开环截止频率和相角裕度等频域性能指标来设计出一个较为适当的速度环PI参数;然后以ITAE为系统阶跃响应的评价函数,并在理论设计的PI参数附近利用二自由度迭代整定法搜索使评价函数获得最小值的速度环PI参数,从而得到使伺服系统工作在最优控制性能的PI参数。实验结果证明,通过该方法优化后的速度环PI参数能使伺服系统具有良好的动态跟踪性能和较强的负载抗扰性。

数字PI控制器的参数辨识及实验验证

风电机组控制系统中PI控制器较多,需要辨识各PI控制器的参数。针对数字PI控制器,基于可辨识性理论,直接应用PI控制器不同状态的输入/输出数据,分析PI控制器参数的可辨识性,得到了其参数可唯一辨识的结论,并据此设计了PI参数辨识的具体算法。在此基础上,根据电机转速控制实验装置实测的数据,运用可辨识性分析步骤中的参数辨识算法,辨识得到高精确度的PI参数。在施加脉冲群干扰试验和振荡波干扰试验条件下,算法也能准确地辨识PI控制器参数,具有良好的鲁棒性,验证了理论分析的正确性和辨识方法的可行性。

一种基于预测PI控制器的自相似网络主动队列管理算法

近年研究发现网络中的业务量呈自相似特征,这种自相似特征显著影响网络的流量控制与排队性能,本文在自相似网络流量可预测的基础上,利用线性回归分析理论进行流量预测,并应用控制理论中的预测PI控制器原理设计了动态矩阵PI控制主动队列管理(Dynam icMatrix PI Control-Active QueueManagement,简称DM-PIC-AQM)算法,以克服队列的剧烈振荡,保持队列稳定在期望的长度.仿真实验结果表明,DMPIC-AQM算法在网络流量剧烈变化和小期望队列长度的情形下,DMPIC-AQM算法明显优于RED与PI算法.

基于免疫遗传算法的风力发电机组变增益PI控制器参数整定与优化

针对风力发电机组控制器参数在设计和优化过程中不易计算和整定的问题,首先通过Bladed软件模型线性化计算得出适用于参数整定和优化的风力发电机组线性化模型,然后基于免疫遗传算法整定PI控制器参数,根据风电场风速统计概率与Bladed软件辨识参数对普通和变增益PI控制器相关参数进行优化计算,建立了一套基于Bladed软件的风力发电机组变增益PI控制器参数整定与优化方法.结果表明:所提出的方法能够对风力发电机组变增益PI控制器参数进行有效的整定和优化,可为风力发电机组变增益PI控制器的设计与优化提供指导.

TCIPC提高暂态稳定性的PI控制器设计

在研究可控相间功率控制器(Thyristor Controlled Interphase Power Controller,TCIPC)的基本结构和潮流控制原理基础上,建立了在dq0坐标下TCIPC支路电流、端口电压及控制的传输功率之间关系的数学模型;依据TCIPC功角特性说明了调节IPC电感支路参数可以控制联络线传输功率达到改善系统稳定性的机理;基于TCIPC的感抗参数与联络线传输功率的关系,以电流作为TCIPC晶闸管触发控制的同步信号,将感抗期望值作为该控制器的参考信号,设计了TCIPC触发角校正的PI定阻抗控制器;并搭建了带IPC简单系统模型进行仿真。仿真结果验证了该控制器的有效性,并说明通过对TCIPC感抗的控制,可以改善带IPC系统的暂态稳定性。

基于自适应粒子群算法的直流输电PI控制器参数优化

针对传统粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)的不足,提出了一种自适应粒子群优化(adaptive particle swarm optimization,APSO)算法,并应用于直流控制器比例–积分控制器(proportional integral,PI)的参数寻优。文中首先介绍了HVDC控制器的系统模型,然后推导出了贵广直流输电工程中的控制器传递函数,并利用APSO算法进行PI参数寻优。寻优过程采取时间乘绝对误差积分(integral of time multipled by the absolute value of error,ITAE)准则计算目标函数值,取对应ITAE目标函数最小的样本为最优PI参数,得到的PI参数可认为是全局最优解。结果表明了APSO算法在PI控制器参数优化中的全局寻优能力和有效性。

基于双曲正切函数的非线性PI控制器及其在感应电动机矢量控制中的应用

提出了一种基于双曲正切函数的非线性PI控制器,将它用于感应电动机矢量控制系统的速度控制。根据模态等效原理,证明了该非线性PI控制器与某种模糊逻辑控制器的近似等效性,但在实现方面却比模糊控制器简单得多,同时克服了模糊控制器固有的高频抖振缺点。仿真和实验结果均证明了该非线性PI速度控制器在感应电动机的矢量控制中具有较好的控制性能。

大滞后过程的PI控制器整定

提出一种简单而有效的大滞后过程PI控制器整定方法.基于继电反馈试验,辨识出一阶加纯滞后模型,其Nyquist曲线在一个大的频率范围内接近于大滞后过程.根据有效模型并基于一种新的鲁棒性能指标,设计出PI控制器.仿真结果表明了PI控制器的有效性.