基于前馈补偿解耦的多变量汽温系统预测函数控制

针对过程通道可用一阶加纯滞后模型等价描述的多输入多输出系统,提出了基于前馈补偿解耦设计思想的多变量预测函数控制,首先将系统分解为多个多输入单输出系统,在各系统中分别将其它输入量暂视为一种可测干扰,并用预测函数控制原理设计控制器,通过求解多元一 次方程组,实现了多变量系统的预测函数控制设计。采用该方法对国产200MW火电机组带汽—汽换热器的多变量强耦合再热汽温系统进行了控制系统设计和仿真研究,计算机仿真证实了其有效性,达到了动态近似解耦、静态完全解耦和无静差跟踪,各种对象和模型失配情况下的仿真结果显示了该算法较强的鲁棒性和抗干扰能力。因为该方法是基于简化的模型,所推导出的控制算法简单,运算量小,易于工程实现,具有很高的实际应用价值。

多变量多时滞系统的前馈补偿解耦及IMC-PID控制

多变量系统控制器设计中遇到的主要难题是多时滞和强铰链耦合问题;对于非奇异方阵系统,根据解耦理论通过串级前馈时滞补偿器将原系统解耦为多个单变量小时滞系统,运用模型降阶技术,将解耦后的复杂单变量小时滞系统逼近为FOPDT(一阶环节+延时)形式,采用IMC控制策略实现多个单变量系统单位反馈控制,运用了麦克劳林级数展开式,通过相应项系数的比对得到了传统PID控制器;仿真分析表明了该方法能够有效性地补偿系统时滞,同时现实解耦;解决了多变量多时滞系统控制器设计复杂性的难题,有一定的工程参考价值。

洁净区温湿度自控系统的内膜PID前馈补偿解耦算法研究

基于洁净区内温湿度自控系统管路庞大、干扰多、时滞和耦合明显等现象,提出一种内膜PID前馈补偿解耦控制策略,利用阶跃响应法建立系统模型。在Matlab环境下,对系统搭建仿真模型,经仿真结果及现场调试数据显示,该控制算法具有良好的动、静态控制品质,对洁净区温湿度自控系统是可行与有效的。

减摇鳍电液负载仿真台前馈补偿解耦控制研究

针对减摇鳍电液负载仿真台加载系统和减摇鳍驱动系统之间的耦合,设计了前馈补偿解耦控制器,以消除多余力。仿真结果表明,该方法对于消除多余力具有较好的效果,能满足系统加载的要求。在考虑伺服阀的动态特性时,该方法比采用结构不变性补偿原理的方法具有更好的补偿效果。

前馈补偿和自适应遗传算法的空调系统优化

变风量空调系统本身存在多变量、非线性、强耦合等问题,基本遗传算法很难起到很好的控制效果,将自适应遗传算法应用到变风量空调系统的实际控制过程中。针对基本遗传算法的缺陷,采用自适应遗传算法进行弥补,主要从种群分析、个体适应度值缩放方法、交叉概率和变异概率的自适应调整,保留优良个体这四个方面进行改进,提高了算法的运行效率和收敛速度。最后将基本遗传算法和改进的自适应遗传算法分别对变风量空调系统的冷冻水流量-送风温度、风机频率-风管静压、房间VAVOX风阀开度-房间温度这三个控制回路的PID控制器进行参数优化控制。仿真结果表明,采用前馈补偿解耦与改进的自适应遗传算法相结合的PID控制器能够提高变风量空调系统的性能,为变风量空调系统的优化控制提供了一种行之有效的解决办法。

车用质子交换膜燃料电池空气供应系统自适应解耦控制方法研究

当空压机性能发生衰减或静态特性发生变化时,采用前馈补偿解耦闭环控制算法对车用质子交换膜燃料电池空气供应系统基于该算法进行控制的品质会变差。为此本文在前馈补偿解耦闭环控制的基础上增加了自适应查表算法,以期提高空压机转速调节能力。硬件在环仿真结果表明,改进后的自适应解耦控制算法可在线和自适应地更新空压机转速标定表,从而有效消除PI调节器积分饱和现象,使空压机响应速度更快,入堆空气流量的控制效果更好。

两轴稳定雷达导引头解耦方案研究

针对传统两轴稳定雷达导引头存在的不足,提出了前馈补偿解耦方案。该方案在对弹体姿态扰动与导引头的耦合问题进行理论分析的基础上提出,采用了滚动角速度重构、天线平台框架偏转角测量与滤波、增加伺服机构前馈指令等技术。对该方案产生前馈指令的主要影响因素进行了分析。仿真结果表明该方案可以降低滚动角速度对指令输出的影响,提高导引头隔离弹体扰动的能力。

光伏电网电压不平衡及跌落补偿控制系统的设计

鉴于非线性冲击负载的影响,光伏电网母线出现电压跌落大、电压不平衡问题。提出一种基于三相VSC的超导储能技术前馈线性化控制方法。利用三相VSC变流器构建数学模型,如果简单地以交轴电流和直流电压来构建控制系统,物理上很难实现。所以文中以直轴和交轴电流来实现电流闭环控制,并在直轴电流环前置电压调节器实现了直流电压的前馈闭环控制。从而推导出三相VSC变流器的逆系统.并构造出伪线性系统。考虑建模误差、系统的快速反应和增强鲁棒性,采用内环PI控制器对伪线性系统进行综合。实现了交轴电流分量和直流电压的解耦,对该闭环控制系统计算机仿真的效果良好。

温湿度解耦的模糊PID-自适应Smith控制

工业空调PID控制系统的温湿度控制具有大时滞、非线性、时变性和耦合性,难以建立精确的数学模型。提出前馈补偿解耦、模糊PID与自适应Smith预估补偿算法相结合的控制方案,以弥补常规PID控制在温湿度控制系统的不足。仿真结果表明:该方案既解决了温湿度耦合问题又提高了控制的精度和稳定性,增强了系统的鲁棒性和适应性,具有较好的动、静态性能。

光伏电网电压不平衡及跌落补偿控制系统的设计

阐述了超导储能系统的基本原理,详细介绍了基于三相VSC的拓扑结构图和变流器主电路,并建立了超导储能系统模型及控制系统,对采用逆系统方法控制的5相VSC变流器进行了仿真。

汽车转向试验台加载系统惯性力补偿策略研究

针对汽车转向试验台加载系统的惯性力进行了补偿方法研究,通过机理建模原理建立了汽车转向试验台数学模型并得到简化方框图,求出方框图中相应的传递函数,分析试验台中转向器驱动系统和加载系统存在的耦合,并根据前馈补偿解耦原理设计了前馈补偿解耦控制器,以消除加载系统惯性力,最后将加载系统补偿前后的模型进行了Simulink仿真。解耦仿真结果表明,加入前馈补偿解耦器后,加载系统在不同频率下具有较高的跟踪精度,惯性力有效地得到补偿。

电机电流解耦算法对永磁同步电机参数鲁棒性的研究

详细分析了电压前馈补偿解耦、内模解耦和偏差解耦3种电流解耦方法的原理和优缺点后,提出了对3种方法的解耦效果对电机参数鲁棒性的理论分析;通过设计实验得出转速突变过程中电感的变化规律,在Matlab Simulink仿真环境下有针对性的比较其解耦效果的优劣及其对电机参数的鲁棒性,仿真结果表明偏差解耦是更好的解耦办法。最后在本研究所内基于FPGA+DSP的伺服驱动器平台上对偏差解耦算法进行了实验验证,结果表明,偏差解耦可以显著改善转速突变过程中d轴电流的波动和q轴电流的漂移现象。

双容水箱液位解耦控制系统的设计

针对双容液位系统关联和耦合问题,采用前馈补偿解耦控制完成静态解耦控制方案,并将解耦方案在计算机中通过编程实现,从而实现双容液位系统的解耦控制。实验结果表明,应用前馈补偿解耦方案控制效果良好,解决双容液位系统的相互关联及耦合,满足系统的控制要求。

三轴电磁-压电混合驱动快速刀具伺服的轨迹跟踪控制

三轴快速刀具伺服(Fast Tool Servo,FTS)具有更高的刀具空间运动柔性,逐渐用于复杂光学曲面和微纳结构表面的切削加工。针对所研制电磁-压电混合驱动三轴FTS存在的轴间耦合、高频谐振和迟滞非线性等因素对轨迹跟踪性能的影响,研究综合补偿策略实现三轴空间轨迹的高性能跟踪控制。以陷波滤波器抑制系统高频谐振,以前馈解耦补偿弱化平面轴间耦合;针对法应力电磁驱动和压电驱动的迟滞非线性,提出以线性动力学模型级联Prandtl-Ishlinskii模型描述各轴的动态迟滞特性,并构建无需直接求逆的迟滞前馈补偿模型,实现系统的迟滞非线性补偿。谐波扫频测试结果表明:所采用的陷波滤波器可以很好地消除高频谐振,前馈解耦补偿可将平面XY轴间的耦合幅值降低约14 dB。宽频域内迟滞建模结果表明:平面XY轴和Z轴的动态迟滞建模误差分别小于±2.2%和±1.8%。以PID为主控制器,对宽频谐波(10~100 Hz)的跟踪结果表明:采用综合补偿策略获得各轴的最大跟踪误差约为仅采用逆动力学前馈补偿的25%~50%,进一步对空间螺旋球面轨迹进行了跟踪测试,证明了所构建的综合补偿控制策略的有效性。

宏微复合平台切换定位的耦合效应与解耦控制

为了实现宏微复合平台的精密定位,防止压电陶瓷行程饱和,对宏微平台之间的耦合影响进行了研究,分析了宏微平台耦合效应的产生机理,提出基于干扰观测器的前馈补偿解耦复合PID控制方法,保证微平台对宏平台误差的精密补偿。通过对直线电机系统和宏微平台之间的耦合传递函数进行模型辨识,设计了干扰观测器(DOB)和前馈补偿解耦控制器,并结合PID控制组合成为复合控制,在宏微复合平台上开展实验研究。实验结果表明:复合控制下的宏动台耦合位移的绝对值平均减小79.46%,压电陶瓷进行微定位时的行程平均减小38.83%,微定位时间至少减小43.37%。从而验证了该文所提方法的有效性。

开式泵控非对称缸负载容腔独立控制耦合特性

为解决闭式泵控非对称缸系统的流量不对称的问题,设计了开式泵控非对称缸负载容腔独立控制系统,并针对其非对称缸两腔采用不同控制算法时的参数耦合问题进行研究。以位置-压力组合控制为例,建立该系统数学模型并分析其耦合特性,进而提出位置前馈补偿解耦方法。基于600kN开式泵控油压机实验平台,验证其耦合及解耦特性。结果表明:在位置正弦扰动下,当频率分别为1Hz、1.25Hz时,位置前馈补偿算法对其耦合作用的抑制率分别为16.4%和14.8%。

基于分层结构模糊免疫PID的孵化过程控制

针对孵化系统具有强耦合、强干扰、大滞后的特点,提出一种基于分层结构的模糊免疫PID(Proportional-Integral-Derivative)算法,首先,前层结构控制采用前馈补偿解耦控制算法消除系统主要控制参数的耦合关系,后层结构控制根据系统主要参数易产生震荡和超调特点,采用模糊免疫PID控制算法,该算法根据模糊控制原理对PID参数模型中的kp,ki,kd进行在线修改,利用生物免疫机理调整非线性函数,然后用免疫修正进一步调整PID系统参数,实现家禽孵化设备中温度、湿度和含氧量的更为精确的智能控制。最后,实际运行结果验证了该控制算法的有效性。

工业自然循环锅炉控制系统设计

研究了工业自然循环锅炉中各个控制系统之间的联系及耦合,选择各个合适的阀门、PID控制器以及三冲量控制法,针对交叉限幅燃烧控制的方法存在的缺陷改进设计出了变偏置双交叉限幅燃烧控制系统,并结合前馈补偿的解耦方法设计工业自然循环锅炉的控制系统,从而完成对自然循环工业锅炉整体的控制。对所设计的控制系统进行了仿真验证,指标满足了要求,实现了用最少的燃料产生最大的热量,从而实现了高效、节能、低碳、环保的目的。

磨煤机控制系统优化的实现

基于300 MW单元机组仿真机平台,获取磨煤机控制系统的各控制对象的动态特性曲线,经辨识得到控制对象数学模型.鉴于磨煤机控制系统的多变量耦合效应,采用前馈补偿解耦控制方法来实现解耦,以此来优化磨煤机控制系统的控制品质,并在Simulink仿真软件平台上实现了对该控制系统的优化仿真.本研究为现场控制系统优化提供理论基础,具有实际的工程化的指导价值.

基于智能切换的多变量复合控制的仿真研究

对于相互间存在耦合作用的非线性多变量系统,运用具有智能开关的模糊-PID复合控制器对多变量系统进行控制,并利用Matlab/Simulink进行仿真。结果表明,该方法较好地实现了模糊控制器和PID控制器之间的软切换并且消除了系统的耦合作用,消除了常规多变量系统切换点的衰减振荡。