电流前馈扰动法在光伏并网发电系统孤岛检测中的应用

分析了在光伏并网发电系统中孤岛检测的原理,在综合考虑已有孤岛检测方法优缺点的基础上,提出了一种基于电流前馈扰动的孤岛检测方法。通过Matlab/simulink仿真表明,这种方法可以快速地检测到孤岛运行,检测盲区小,对输出电能质量的影响较小。

基于前馈扰动的粒子群改进算法

使用线性系统理论分析了粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PS0)陷入局部极值的原因。为使粒子种群跳出局部极值粒子重新获得活性,借鉴了鱼群算法中拥挤度因子的概念,提出了前馈扰动粒子群算法(Feedforward Disturbance Particle Swarm Optimization,FDPSO),在以当前最优值为圆心拥挤度因子为半径的圆域内统计粒子的数量,当粒子数量大于某一常数时候,认为种群将会陷入局部最优,因此提前给种群加入扰动。仿真实验证明了理论及所提出算法的有效性。

多时间尺度下依据深度学习的前馈扰动预测

为加强过程自动化控制中前馈控制系统的稳定性与可靠性,降低控制过程中时滞的影响。提出一种基于LSTM深度学习网络组合多时间尺度对扰动信号进行预测的方法,在考虑精度的同时也注重预测误差波动对系统产生的冲击。预测结果显示均方根误差(RMSE)在0.0013~0.0074之间,满足的工程实际要求。其次使用峭度来评定预测误差序列在各时刻的变化波动。最后保证预测精度满足工程要求的同时,通过组合时间尺度的方法来调整预测误差序列在各阶段冲击波动变化,使其在具体的工程应用中达到更优的控制效率与更低的风险。

永磁同步电机新型有效磁链固定时滑模扰动辨识策略

针对外界负载发生扰动时永磁同步电机矢量控制器动态性能不佳的问题,提出了一种永磁同步电机有效磁链固定时滑模负载辨识策略(FTSMLTO)。首先,结合有效磁链定义,分析了电机有效磁链模型,构建降阶有效磁链三阶扩展状态观测器,实现对电机参数依赖性的降低;然后结合固定时滑模理论构建了观测器的虚拟控制率和虚拟控制输入,实现电流误差的固定时间收敛,从而提升负载转矩动态变化时的观测精确性和速度;最后将观测到的负载转矩前馈到电流环控制器,从而实现对动态变化的负载转矩的精确观测和补偿,进一步提升控制系统的动态性能。通过数值仿真对提出的扰动辨识策略进行验证,结果发现:相较于传统滑模负载转矩观测器,所提出的固定时滑模负载观测策略观测值稳态误差小、动态性能好;采用FTSMLTO前馈补偿后相较于未补偿时转速正向超调减小约10.7%,负向超调减小约14.9%,正弦负载时超调减小约25.0%。

一种简易的扰动前馈天线稳定技术

对机载雷达的天线稳定技术作一般性介绍，重点对简易扰动前馈天线稳定技术作详细说明。

一种移动平台红外搜索跟踪系统的稳定控制方法

基于移动平台的红外搜索跟踪系统已成为新一代光电搜索跟踪系统的主流趋势,小型化和轻量化是其高机动性的保证。载体运动姿态变化耦合的角速度扰动和系统内部力矩干扰将对其搭载的光电载荷视轴稳定控制带来严峻挑战,基于多轴多框架和高精度陀螺反馈控制相结合的传统视轴稳定方法已无法适用。本文针对两轴两框架移动平台红外搜索跟踪系统的光电载荷视轴稳定控制,提出了基于平方PI和Luenberger扰动观测前馈的双速度闭环同阶串级控制方法。仿真和实验表明,相对于传统的单陀螺闭环和双速度闭环稳定控制方法,该稳定控制方法有效提升了载体运动低频扰动下的视轴稳定精度。1°/1 Hz扰动下,仿真稳定精度达到2.7817μrad,实验稳定精度达到35.85μrad。1°/2 Hz扰动下,仿真稳定精度达到38.199μrad,实验稳定精度达到119.1μrad。最终,利用本文提出的稳定控制方法,两轴两框架移动平台红外搜索跟踪系统有效克服了行进间载体运动姿态变化耦合的低频角速度扰动,实现了高平稳高动态的光电载荷视轴指向控制性能。

面向永磁同步电机负载转矩观测的自抗扰改进滑模控制

针对传统永磁同步电机滑模控制中存在的滑模抖振大及响应速度慢的问题,设计了一种新型趋近律,在传统指数趋近律的基础上加入可变比例系数并引入系统状态变量和滑模面的幂次项,减小抖振的同时提高了趋近速率。随后,为了避免引入转速误差的微分项,减小系统高频抖振,采用积分滑模面,设计了永磁同步电机改进滑模速度控制器。针对控制策略中负载扰动波动会导致系统控制精度降低、抖振增大的问题,设计了一种基于新型饱和函数的扩张状态观测器估计负载扰动,并将扰动估计值前馈至改进滑模控制器中,进一步提高了系统的抗扰性能。数值仿真结果表明:所提出的控制策略可显著提高电机动态性能和抗扰性。在电机受负载转矩波动影响时,比PI控制电机超调量减小约23.1%,响应速度提高62.5%,比传统滑模控制电机超调量减小约15.3%,响应速度提高50%。新型滑模趋近律还可以有效降低滑模抖振,与传统滑模控制器相比,采用改进滑模控制器电机抖振降低约50%。

永磁同步电机的改进无差拍预测抗扰前馈控制

针对永磁同步电机无差拍预测电流控制在实际运行中,由于所依赖的电机模型参数随负载的变化存在不匹配缺陷从而限制系统电流环性能的问题,提出一种无差拍预测电流控制与扰动前馈补偿相结合的改进控制策略。首先,以转速与负载转矩为状态变量,选取积分滑模面作为滑模切换面,与传统指数趋近律结合,设计一种滑模负载转矩观测器以实现对负载转矩的实时辨识;然后,设计一种可快速收敛的自适应系数指数趋近律以提高负载转矩观测器性能,实现速度误差的快速收敛与负载转矩的快速观测,减小观测转矩的抖振;最后,将观测所得负载转矩前馈补偿至电流控制器,以实现对模型参数不匹配及负载变化等扰动的有效补偿,同时进一步提升电流与电磁转矩对参考值的趋近速度、并减小系统抖振。数值仿真结果表明:该策略在标称参数下可使系统稳定运行,当模型参数不匹配和负载变化发生时系统仍能稳定运行;相对传统策略,若电感衰减,加载超调减小约5%,减载超调减小约10%,加速时间减少约0.02 s;电感衰减与电阻增大时,加载超调减小约6.31%,减载超调减小约10.67%,加速时间减少约0.02 s,且有更小的抖振,系统抗扰性能进一步提升。

电动直线加载测试系统改进前馈补偿策略研究

为解决直线舵机运动扰动引起的电动直线加载测试系统(electric linear loading test system,简称ELLTS)加载精度降低的问题(多余力问题),首先,在传统扰动前馈补偿策略分析的基础上,提出了一种改进扰动前馈补偿策略,该策略不需要舵机速度反馈信号,只采用位移指令信号与力反馈信号作为补偿信号,省去了速度传感器的安装环节,具有操作简单和适应能力强等优点;其次,采用SIMULINK软件对提出的补偿策略进行了多余力仿真,仿真结果验证了该策略的合理性与可行性;最后,进行了对比实验。实验结果显示,在动态加载频率范围内,该算法多余力抑制效果较好,且在典型的加载工况下,采用了改进扰动前馈补偿策略的ELLTS力输出精度进一步提高,满足“双十指标”。

提高电动伺服加载系统抗扰动能力的研究

在电动伺服加载系统中,各种形式的干扰都会影响加载性能,降低加载精度。该文建立了永磁同步加载电机数学模型,采用模糊自适应PID控制器,在线整定控制参数。引入位置扰动前馈、摩擦扰动前馈及干扰观测器,分别用以消除位置扰动、摩擦扰动以及其他无法精确建模或检测的干扰。仿真表明,系统可以有效克服位置、摩擦等干扰,具有良好的动态性能和较高的加载精度。

基于改进萤火虫算法的电动负载模拟系统设计

针对飞机舵机电动负载模拟系统因非线性干扰和多余力导致加载性能不良的问题,采用直线音圈电机改变传统加载方式,并提出一种基于不完全随机萤火虫算法、结合扰动信号前馈控制和多工况专家控制的复合控制策略。在前馈环节,以舵机输出位置信号作为扰动,计算并设计前馈补偿控制器对其进行抑制;在反馈环节,采用多工况专家控制,通过对模拟气动载荷工况和误差信号的判断,设计专家控制规则;同时,利用不完全随机初始化法和动态变步长搜索法对萤火虫算法进行改进,使其完成对专家控制的参数寻优。仿真结果表明,系统在复合控制器作用下的加载精度和加载误差均优于传统PID控制系统,对多余力的抑制程度可达78%,控制性能得到明显提升。

抑制电压波动与规避频率越限的孤岛微电网并网预同步方案

传统孤岛微电网并网预同步过程中存在因风光电源出力变化而导致的电压波动问题,以及因比例-积分(PI)参数取值不当导致的频率越限问题。为解决这些问题,首先,对储能系统V/f控制策略引入负荷电压与电流的前馈扰动补偿以平抑电压波动;其次,基于Simplex算法优化PI参数以兼顾预同步过程中的并网速度与频率波动,并设计了离线优化与在线查表相结合的优化PI参数取值方法;然后,设计了兼顾电压波动与频率越限的孤岛微电网预同步优化控制方案;最后,利用仿真实验证实了该孤岛微电网并网预同步方案可实现相位迅速同步,并可有效抑制电压波动与规避频率越限风险。

单相逆变器双环控制改进策略研究

从逆变器的建模和控制入手,针对电容(电感)电流内环和负载电压外环双环PI控制存在的缺点,提出了电流内环采用电感电流瞬时反馈和负载扰动前馈相结合的PI控制,电压外环采用PR控制的改进策略。根据改进的双环控制策略建立了逆变器的控制系统模型,利用极点配置法设计了控制器参数,并对控制系统进行了频域特性分析。最后,在Matlab中对单相电压型PWM逆变器改进控制策略进行了Simulink仿真,仿真结果表明:系统设计合理,改进控制策略效果良好。

基于串级控制器的电子节气门控制方法研究

本文分析了电子节气门控制系统的各个组成部分,列出相应的物理量方程,建立电子节气控制系统的数学模型,分析系统中的非线性因素。在原有单级控制的基础上设计串级控制策略,增加角速度跟踪控制和前馈扰动补偿,来加快节气门控制的动态响应,减小扰动量对节气门控制系统稳态的影响。基于Matlab/Simulink进行了仿真应用,最后的实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

基于模型参考自适应的大型风电机组独立变桨控制方法

大型风电机组风轮平面上不平衡的载荷,可以通过单独控制每个桨叶的桨距角(独立变桨控制(individual pitch control,IPC))来缓解,但风电机组对风速突然变化的动态响应通常都在时间上滞后。首先提出模型参考自适应的独立变桨优化控制方法,通过测量风轮平面的有效风速,引入前馈控制校正参数的自适应机制,估算延迟的估计值和补偿值;其次通过风轮转速和桨距角的前馈扰动补偿控制,修正由于风速预测滞后导致的发电功率波动和塔架的振动;最后通过实验结果证明,模型参考自适应的独立变桨优化控制技术,提高了大型风电机组独立变桨控制器的性能,在一定程度上提高了风电的利用效率,缓解大型风电机组主要部件的疲劳载荷。

4种特殊广义系统的H_∞控制

对4种特殊广义系统(FI,FC,DF,OE)的H∞控制进行研究.给出问题有解的充分条件.用线性分式变换的方法通过一个广义Riccati不等式的非奇异解构造DF系统的H∞参数控制器.

一种双向隔离DC-DC变换器二次纹波电压抑制方法

针对双向隔离DC-DC变换器二次纹波电压抑制问题,提出一种基于该变换器大信号数学模型的反馈线性化二次纹波扰动前馈的移相控制方法。该方法以双向隔离DC-DC变换器大信号状态空间平均方程数学模型为基础,采用反馈线性化方法结合输出扰动量前馈移相控制,将非线性控制转换为线性控制,实现耦合控制变量的解耦,并推导出该方法下的控制规则。对控制规则进行详细推导,并根据控制规则设计基于可编程逻辑器件的控制核心。最后,通过小功率单相三电平二极管钳位AC-DC-DC变换器实验系统,验证了所提控制方法比传统PI控制和电压前馈控制具有更好的二次纹波电压抑制能力。

带LC滤波器的逆变器双环控制改进策略研究

从逆变器的模和控制入手,针对电容电流(电感电流内环)、负载电压外环的双PI控制存在的缺点,提出了电流内环采用电感电流瞬时反馈和负载扰动前馈补偿相结合的PR控制改进策略,并对此改进的双环控制策略建立了逆变器的控制模型,最后根据逆变器的控制模型,构建了单相电压型PWM逆变器的simulink仿真模型,对SPWM电压电流双环控制系统模型进行了仿真分析,结果表明:系统设计合理,改进控制策略效果满意。

矫直机恒压力控制系统

提出了一种恒压力控制系统,此控制器在指定位置将位置控制切换为压力控制,同时利用压力前馈补偿实现矫直机的恒压力控制。针对电液压力控制系统具有一定的非线性、时变性和扰动力的影响,采用扰动力前馈补偿自抗扰控制策略,来减小内外扰动对矫直力的影响,提高矫直力的控制精度,实现恒压力矫直。通过Matlab软件和实验室全液压矫直机进行仿真以及实验验证,结果证明:矫直机恒压力控制器,抑制了内外扰动对压下系统系统的影响,实现了恒矫直力控制,提高系统稳定性以及系统的自我保护。

面向APS的过热汽温系统抗扰预测控制

为了提高过热汽温控制系统在火电机组在自启停控制系统(APS)中的设定值跟踪能力、抗外部干扰性能以及鲁棒性,提出了一种带扰动前馈的多模型阶梯式预测控制算法。算法一方面引入阶梯式策略以此规避传统的DMC矩阵求逆问题;另一方面为增强抗干扰性能,在控制量中引入了扰动补偿作用。考虑到APS过程中过热汽温系统特性的非线性,通过引入多模型切换策略来提高控制系统的鲁棒性。仿真结果表明,所提出算法具有较强的实用性,能够实现过热汽温系统安全、稳定、经济运行。