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。

基于DFFRLS的PMSM自校正PI速度控制策略研究

基于惯量辨识的永磁同步电机自校正PI速度控制具有良好的抗负载扰动性能,但受到惯量辨识过程存在抖动的影响转速响应会产生高频振荡。为抑制高频振荡,提出一种基于动态遗忘因子递推最小二乘法惯量辨识的自校正PI控制策略。首先,构造指数函数形式的动态遗忘因子,分析其跟随辨识误差变化的规律并用于转动惯量辨识。然后,采用“振荡指标法”设计PI参数整定公式,并结合DFFRLS惯量辨识过程进行自校正PI控制。仿真和实验结果表明:改进的DFFRLS有效减小了辨识惯量的抖动幅度;所提ST-PIC调速控制策略在保证转速高性能响应的同时有效抑制了高频振荡。

永磁同步电机电流环PI控制器参数整定及优化

针对永磁同步电机电流环PI控制器参数自整定依赖电机参数和系统模型精确度的问题,提出一种基于模型与规则相结合的PI控制参数自整定及优化方法。首先,采用直流激励法对电机的电阻和电感进行离线辨识;其次,利用零极点对消法设计出一组合适的PI控制器参数;最后,以这一组PI控制参数为初值,将响应的上升时间、超调量和调整时间纳入综合评价指标中,通过二自由度变量轮换法在PI控制参数初值邻域内优化后得到一组性能最优的PI控制参数。实验结果表明,该方法可以快速整定得到一组合适的PI参数,同时优化后的PI参数控制性能相较于优化前明显提升,响应调整时间减少50%,具有良好的动态性能。

速度PI控制及低通滤波器的系统设计

针对二惯性系统,传统的设计通过代表性的极配置来进行系统设计,为了提高系统设计的自由度,应用参数平面法解决参数设计及调节问题。基于参数平面法进行PI控制系统设计,分析系统的阻尼特征。针对小惯性比系统欠阻尼的特性,在系统中导入低通滤波器,研究使用滤波器对机械谐振的抑制效果。通过设计分析与仿真表明,系统的阻尼特性与惯性比密切相关,且滤波器可使系统阻尼特性提高,表明扩充参数平面法对二惯性系统参数调节的可行性和实用性。最后通过实验验证理论分析与设计的有效性。

PMSM正切趋近律无位置传感器角度补偿方法研究

在负载转矩突变的动态过程中,基于PI调节器的角度补偿方法作用时PMSM超螺旋滑模观测器(STSMO)转子电角度估算误差波动剧烈,因此依据角度估算误差的定义,建立了转子电角度补偿算法的数学模型。根据滑模控制和趋近律理论,提出了基于正切趋近律的变步长闭环角度补偿方法,选择角度估算误差的半角正切值作为角度调节步长,并通过前馈解耦得到的角度估算误差正余弦信号计算该步长,实现了对无位置传感器控制系统动态性能和抗扰动能力的改善。根据归一化灵敏度的定义,分析调节步长随角度估算误差变化的灵敏度,提出了基于归一化补偿灵敏度的系统动态性能分析方法,衡量两种补偿算法作用下系统的动态性能。计算和仿真结果表明,正切趋近律补偿方法具有更高的归一化补偿灵敏度,在负载转矩突变等角度估算误差变化剧烈的工况下能够实现更好的补偿效果,抑制估算角度误差的波动。实验结果表明,相比传统的PI补偿方法,正切趋近律补偿方法能够将突加额定转矩动态过程中角度估算误差的波动幅度降低61.9%,动态过程持续时间缩短23%,有效提升了系统的动态性能和抗扰动能力。

基于李雅普诺夫直接法的MMC控制策略研究

为改善PI控制下模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的控制效果,提出了基于李雅普诺夫直接法的MMC控制策略。首先,建立MMC整流器的数学模型。其次,构造出MMC系统的李雅普诺夫能量函数。然后,在MMC数学模型和能量函数的基础上设计了控制系统。由奈奎斯特稳定判据分析了直流电压稳定性的影响因素,并在经典频域下通过伯德图对比分析了李雅普诺夫控制策略和PI控制策略的控制性能。最后,在负载阶跃、交流侧电压幅值阶跃和交流侧三相电压不平衡工况下对两种控制策略进行了仿真和半实物在环仿真研究。结果表明,李雅普诺夫控制策略较PI控制策略有着更好的控制效果,李雅普诺夫控制策略更适用于MMC此类非线性强耦合系统。

PI控制下开环不稳定对象可行稳定裕度范围的研究

针对一阶不稳定加延迟对象,基于传统稳定裕度定义的PI控制整定方法缺乏对幅值裕度下边界的考虑,使得结果与实际有一定偏差.通过对延迟环节的逼近,得到更精细的可达稳定裕度区域.利用多项式方程数值求解算法,同时获得了另一种以幅值裕度下边界为基准的控制参数整定方法.所得结果显示,按照严格稳定裕度定义所得到的可达区域明显减小.数值实例验证了本文方法的有效性.

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。

基于粒子群优化的半整车半主动模糊PI 控制悬架研究

针对不同路况下车辆悬架力学性能复杂多变的问题,利用数值分析方法研究半整车半主动悬架的性能特征。根据半整车半主动悬架的力学原理,建立半整车半主动动力学数学模型;利用2个模糊PI控制器分别控制车辆的前后轮,得到模糊PI控制悬架系统;利用粒子群算法对模糊PI控制悬架系统进行优化,得到不同悬架的车身质心加速度、车身俯仰角加速度、前后轮变形量与前后悬架动挠度性能参数的变化规律与均方根值,并分析悬架性能参数对车辆性能的影响以及各性能参数之间的内在联系。对2种PI控制悬架的可靠性进行研究,结果表明:2种PI控制悬架性能与被动悬架相比,均有很大改善,且利用粒子群优化后的模糊PI控制悬架的综合性能最好;当车辆在不同的路面行驶时,2种PI控制悬架均具有较好的可靠性。

管道电流测绘交流恒流源双环控制策略研究

为解决埋地输油管道阻容性负载对恒流源的影响,结合交流恒流源模型,针对传统电压电流双闭环控制在应对阻容性负载时,出现的输出波形失真问题展开研究,提出一种管道电流测绘交流恒流源双环控制策略。在内环控制方面,采用电感电流瞬时反馈和负载电流前馈的PI控制策略;对于外环控制,采用负载电压反馈的PI控制策略。为进一步完善系统性能,运用极点配置法对控制器参数进行设计,以实现更加精准的控制,并通过Matlab进行频域特性分析和Simulink仿真验证。结果表明:经过优化的控制策略能够有效抑制阻容性负载条件下的电压波形畸变,同时在阻性负载和阻容性负载条件下的输出电流均显示出良好的正弦性,总谐波失真率分别为2.26%和3.19%,具备良好的动态性能和鲁棒性,可为埋地输油管道输油系统的检测提供坚实的技术基础。

分数阶PI^λD^μ控制器参数设计方法——极点阶数搜索法

分数阶PIλDμ控制器将传统整数阶PID控制器的微分与积分阶数扩展到分数.利用μ、λ两个参数,可以灵活地设计PID控制器.本文提出了一种整定分数阶PIλDμ控制器参数的有效方法——极点阶数搜索法.其基本原理是,首先估计分数阶PIλDμ控制器的比例参数KP,然后设计一对稳定度较好的极点,再估计参数μ和λ的搜寻范围,最后将KP?极点代入分数阶控制系统的特征方程中,并在μ和λ的搜寻范围内搜寻一组能满足分数阶控制系统时域性能指标的分数阶PIλDμ控制器的参数KP、KI、λ、KD、μ.仿真结果证明,用极点阶数搜索法设计出的分数阶PIλDμ控制器能更好地调节分数阶被控系统.

非线性系统开闭环PI型迭代学习控制律及其收敛性

对于一类参数未知的非线性系统在有限时域上的精确轨迹跟踪问题，提出了一种开闭环PI型选代学习控制策略，给出了其收敛的充要条件．分析表明：所给出的收敛条件推广了现有结果．

PI控制中衰减度与H_∞指标的相容性

研究n阶线性定常系统在PI控制下衰减度与H∞指标的相容性问题.首先基于D-分割法和边界穿越定理,分别推导了描述PI控制器参数稳定域边界、PI控制器满足期望的衰减度指标的参数边界和期望的H∞指标的参数边界的解析表达式.再应用满意控制思想,对上述期望指标的相容性进行了分析,给出了相容指标较好的取值范围.当上述两类指标相容时,可以迅速得到整个PI控制器相容性解集(满意解集).用一个算例说明了所提出的设计方法的有效性.

基于LMI的二冲程发动机转速鲁棒PI控制

针对某型航空用二冲程发动机,用逐步回归的方法建立发动机非线性稳态模型,在平衡点附近进行泰勒级数展开,得到了发动机在平衡点附近的线性模型;基于线性矩阵不等式(LMI)的方法进行鲁棒控制算法研究,得到了鲁棒PI控制参数,实现了系统的鲁棒控制;基于模糊T-S模型并行分配补偿控制策略,设计了控制算法切换策略.经系统仿真和发动机台架实验验证,在负载11%的扰动下转速控制精度稳定在2.3%之内,控制器对于外界干扰有较强的鲁棒性,得到了期望的控制效果.

飞机机电作动器模糊PI-ANN复合控制仿真

为提高飞机机电作动器的位置跟踪精度与抗干扰能力,提出了一种模糊PI-ANN复合控制方法。首先根据机电作动器的结构与工作原理,建立永磁同步电机与机械传动部分的数学模型;然后根据电机控制系统建立基于模糊PI-ANN机电作动器复合控制模型;利用Matlab软件对模型进行仿真分析。仿真结果表明,与传统PI控制和模糊PI控制相比,所提出的模糊PI-ANN复合控制方法在动态和稳态性能以及抗干扰能力方面均得到较大提升,稳态误差减小76.87%,干扰时位移偏差减小62.86%。

光伏微网逆变器的数字前馈PI控制方法

首先介绍光伏微网逆变器的电路模型及其工作原理,并对电路模型进行简化分析,得到微网逆变器的信号矢量关系,然后通过数学分析,研究和探讨了数字前馈PI控制方法的递推算法,最后基于Matlab平台建立其仿真模型,将数字前馈PI控制方法与滞环控制方法进行对比仿真研究。通过仿真,对两种方法的控制误差、总谐波失真度两个指标进行考察,实验结果表明,在控制误差相同的情况下,光伏微网逆变器的数字前馈PI控制方法的总谐波失真度远小于滞环控制方法,表明数字前馈PI控制方法具有更好的输出电能质量,性能表现更优越。

基于改进免疫遗传算法的双馈风机控制系统PI参数优化

鉴于双馈风机(DFIG)在故障期间的控制性能依赖干控制参数的选取,将免疫遗传算法(IGA)引入DFIG控制系统PI参数的优化设计中,以DFIG的控制目标作为PI参数的优化目标,选取极点配置法整定值作为初值提高优化效率,根据DFIG控制系统自身特点对编码、交叉和变异算子、免疫算子进行自适应改进.形成了适用干DFIG控制系统PI参数优化的改进免疫遗传算法(IIGA)。该算法可以同时实现控制系统的多目标优化和转子侧变换器与网侧变换器的协调配合,在电压跌落过程中较极点配置法可获得更好的控制性能。最后,在MATLAB,Simulink中搭建了含风电场的系统仿真模型,仿真结果验证了本文所提方法的有效性。

液位控制系统的PI调节器参数最优化设计

应用李雅普诺夫第二法求解系统是优参数的方法对比例积分液位控制系统的PI调节器进行参数优化，找出最佳的比例系数Kp值和积分时间Ti值，并应用MATLAB计算机软件对优化结果进行了仿真验证．

多变量动态解耦预测PI在精馏塔中的应用

精馏塔是一个多输入多输出的高阶系统,其内在机理复杂,具有强耦合、强干扰、大滞后等特性。精馏塔精馏工艺对控制器要求较高,常规的PID控制过程中存在震荡和超调现象,会导致产品品质不佳,而一般的智能控制鲁棒性较差,参数不易整定,无法满足实际需求。针对该问题,提出了多变量动态解耦预测PI控制算法。该算法使用对角动态解耦器解除变量间的耦合特性,对由解耦器和过程对象组成的广义过程对象进行模型降阶,并对每一个相互独立的降阶模型运用预测PI算法进行控制研究。仿真结果表明,多变量动态解耦预测PI控制算法具有良好的稳定性和鲁棒性,且抗干扰能力强、响应速度快、参数易整定,具有一定的实际应用价值。

基于模糊PI控制的风力发电最大功率跟踪技术研究

简单介绍风力发电原理,以常见的升降压斩波电路为对象,推导风机输出功率与IGBT的占空比的关系,引出爬山法在最大功率跟踪中的应用。最后针对最大功率跟踪出现的波动问题,采用模糊PI控制达到最大功率跟踪稳定的效果。