基于无差拍预测算法的双向隔离型AC-DC矩阵变换器高动态电流控制策略

针对双向隔离型AC-DC矩阵变换器采用传统双闭环控制策略存在的控制参数多、整定困难等问题,提出了一种基于无差拍预测算法的高动态电流控制策略,通过引入无差拍预测算法对网侧电流进行控制,以减少控制器参数,消除数字控制时延。考虑到算法中电压电流检测量众多,故采用输入电压观测器以降低检测成本,减小采样误差的影响。变换器采用后级单重移相的调制方法来协调配合无差拍预测算法,其中参考输入电流指令与移相角为双射函数关系,简单易实现。仿真和实验结果表明:采用所提控制策略可以实现网侧电流正弦,功率因数接近于1;直流侧电压稳定,电流纹波率小于1%;直流电流在参考值突变时,跟踪快速且无超调、无振荡;同时,在变换器功率正向传输、反向传输以及正反向切换过程中,采用所提控制策略相比于传统的双闭环控制策略,电流动态调节时间分别缩短了69%、85%、67%。由此证明所提控制策略可以保证变换器良好的输入输出性能,并且相比于传统的双闭环控制策略在切换过程中动态性能得到显著提升。

基于动态矩阵方法的欠驱动AUV运动控制研究

为解决欠驱动自主水下机器人(AUV)在航行过程中的控制问题,提高其抵抗外部干扰的能力,设计一种新型控制器,该控制器以模型预测控制策略中的动态矩阵控制(DMC)方法为主回路控制器,其目的是通过模型预测与反馈校正的特点使AUV获得良好的跟踪能力。此外,副回路控制器采用频率较高的增量式PID的控制方法,通过优化模型预测向量,设计模型调控参数,最终获得反应速度良好的内回路控制器,其作用是快速抑制突发性扰动。最后,将此控制器应用于AUV首向与深度的仿真实验中,通过仿真实验,验证了该控制器不仅能够满足AUV的控制需求,同时在面对外部时变干扰时具有较好的鲁棒性。

抽水蓄能机组空载工况动态矩阵PID串级控制

针对传统PID控制对含机械时滞抽水蓄能机组调节系统控制效果不理想的问题,提出了一种抽水蓄能机组的动态矩阵PID串级控制策略。考虑液压执行机构的机械时滞和主接力器的限幅与限速,建立了小波动情况下抽水蓄能机组调节系统的数学模型。在调节系统原PID控制作为内环控制的基础上,引入动态矩阵控制作为外环控制,通过天牛须搜索算法来整定优化PID参数,提出了一种新型抽水蓄能机组动态矩阵PID串级控制方法,并应用PID等6种控制策略对调节系统进行控制仿真。结果表明:所提出的控制方法可以在不同机械时滞作用下有效改善抽水蓄能机组调节系统在空载频率扰动时的控制性能。研究成果可为抽水蓄能机组的调节系统控制提供借鉴。

基于局部模型网络的主汽温阶梯式动态矩阵控制

火电厂主汽温系统的大惯性、时变性和多扰动等特点导致采用传统串级PID控制难以取得令人满意的控制效果。为了克服传统控制方案的缺陷,提出了一种基于局部模型网络的多模型阶梯式动态矩阵控制算法。首先,通过引入阶梯式策略有效解决了原始动态矩阵控制算法固有的矩阵求逆问题;其次,通过引入扰动前馈补偿,提高了主汽温系统的抗扰动能力;最后,针对不同工况下动态特性大幅度变化的主汽温对象,设计了基于局部模型网络的多模型阶梯式动态矩阵控制器。仿真结果表明,相比于传统控制算法,所提算法明显提升了主汽温系统的全局设定值跟踪性能、抗扰动性能和鲁棒性能,可以满足火电机组主汽温的控制要求。

基于分离源矩阵变换器的PMSM无源动态演化控制策略

为了改进传统的永磁同步电机驱动器系统及其PID控制的不足,提出了一种无源动态演化控制策略,并应用于永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)和分离源矩阵变换器(split source matrix con-verter,SSMC)中。为打破传统矩阵变换器电压传输比0.866的限制,采用电感、电容和3个二极管代替了双级矩阵变换器中间的支流链路部件,并且证明了分离源网络的升压能力。另外,在矢量控制中,永磁同步电机的转速外环和电流内环都使用了传统PID控制器,但由于PID控制器的参数调节比较困难、控制精度不高、超调量较大和抗干扰能力不强等问题,为此提出了基于动态演化理论和无源理论的控制策略,设计了分离源矩阵变换器和永磁同步电机系统基于互联和阻尼分配(the interconnection and damping assignment,IDA)的无源控制器(passivity-based control,PBC)和动态演化控制器(dynamic evolution controller,DEC)。仿真与实验的结果表明,基于该控制策略的SSMC-PMSM驱动系统能够使永磁同步电机稳定运行在额定转速,并且具有稳定性强、抗干扰能力强和动态响应好等特点。

基于快速动态矩阵控制的抗积分饱和方法

积分饱和在闭环控制系统中是一个不可忽视且非常常见的工业现象,它会导致闭环系统控制品质降低甚至引起闭环不稳定。传统采用二次规划(QP)的QDMC技术往往会消耗大量计算资源和计算时间,并且难以在嵌入式系统中实现。为此,提出一种基于动态矩阵控制算法(DMC)的抗积分饱和方法,该方法模仿QDMC在处理输入积分饱和时的控制逻辑,显著加快了计算速度,而且算法不需要进行二次规划,还可以进行嵌入式设计。模拟研究结果证实了所提算法的有效性。

基于动态矩阵控制算法的微波加热温度控制

微波加热具有加热速度快、均匀性好以及体加热等优点,已广泛应用于食品、材料、化工以及医药等领域。在实际应用中,一般采用比例-积分-微分控制(Proportional Integral Derivative control,PID)算法来控制加热过程的温度,以达到较好的加热效果。然而,基于PID算法的微波加热温控系统存在控制速度较慢、超调量较高以及稳态误差较大的问题。为此,本文提出了采用动态矩阵控制(Dynamic Matrix Control,DMC)算法,实现对微波加热过程的快速稳定控制。本文首先介绍了DMC算法的基本原理。然后以土豆为例,搭建了基于固态源的微波加热系统,并测量了系统的模型参数,讨论了优化时域、校正系数、控制系数和控制时域等参数对控制系统性能的影响。最后与PID控制算法的实际控制结果进行了比较。结果表明,与PID算法相比,本文提出的基于DMC算法的微波加热的温度控制,其超调量减小了69.8%,上升时间减小了22.2%,调整时间减小了64.9%,最大稳态误差减小了22.9%。

基于阶梯式动态矩阵控制的电烤箱温度控制系统

通过测试电烤箱的阶跃响应 ,用作图法得到电烤箱的模型 .在此基础上将阶梯式动态矩阵控制应用于电烤箱温度控制系统中 ,该算法能有效处理系统的时延 ,对模型的依赖性较低 ;而且由于阶梯式控制策略的引入使得计算简单 ,控制量变化平缓 ,很适合于实际应用 .

大型电站锅炉主蒸汽温度的模块化阶梯式动态矩阵控制

针对淮南平圩电厂#1锅炉主蒸汽温度难以自动调节的问题,在充分了解系统特性、综合考虑各个扰动因素后,作者引入10个影响因素,提出了采用模块化、阶梯式动态矩阵控制方案,成功地解决了该厂2008t/h锅炉主蒸汽温度难以自动调节的问题,使其控制指标达到540±3℃之内,优于国家标准540±4℃.这一实施方案能解决大惯性、大时延及多扰动系统控制问题,具有在线辨识、滚动优化和实时反馈等优点.

基于折息递推最小二乘自适应动态矩阵的过热汽温控制器设计

针对超临界直流锅炉过热汽温对外界扰动响应快,易发生超温或低温现象,提出一种将动态矩阵预测控制与修正的递推最小二乘算法相结合的折息递推最小二乘(DRPLS)自适应动态矩阵控制策略。通过在动态矩阵预测控制中加入DRPLS算法,降低老数据的影响,增强新数据的作用,提高预测性能。通过调节折息因子,可使模型具有更高的灵活性和适应性。将该方法应用于600MW超临界直流锅炉高温过热系统进行仿真研究,结果表明,该控制策略能较好地适应对象的动态特性变化,且控制系统的性能明显优于常规PID控制器。

阶梯式动态矩阵控制及在温度控制系统中的应用

论文针对预测控制算法需要进行复杂矩阵运算的缺点 ,把阶梯式控制策略运用在动态矩阵控制算法中 ,使矩阵运算变成标量运算 ,计算大为简单 ,而且鲁棒性增强 ,很适合于实际应用 .文中给出的电烤箱控制效果显示出算法的优良性能 .

随机延迟网络控制系统中的分段时戳动态矩阵控制

针对网络控制系统中小于一个采样周期的随机延迟,引入了分段时戳动态矩阵控制算法.通过时戳方法测量网络延迟,在线校正系统的阶跃响应系数向量和控制系数向量,并采用分段算法来减少所需的在线计算量.给出了算法的推导过程和程序实现方法,并基于实时控制系统仿真平台TrueTime进行仿真研究.应用该算法对共享以太网中直流电机进行控制,取得了比标准动态矩阵控制算法更好的控制品质.

基于改进型动态矩阵预测的主蒸汽温度串级控制策略研究

在常规PID主蒸汽温度串级控制系统的主控制回路中加入动态矩阵预测(DMC)控制器构成DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统,以实现在非精确数学模型下对具有大延迟主蒸汽温度控制对象进行长时域的预测输出。根据系统的阶跃响应建立了系统的DMC模型,设置了优化函数和预测参考轨迹,并提出了对模型动态矩阵进行实时更新和大延迟校正的改进方法,从而改善了预测控制的动态性能。以某660MW机组为例,对DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统进行仿真试验,结果表明DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统较常规PID主蒸汽温度串级控制系统具有更好的稳定性和快速响应性,且抗干扰能力强。

动态矩阵控制的截断误差校正

动态矩阵控制（ＤＭＣ）的模型向量存在截断误差时会使系统产生动态偏差．截断误差越大，动态偏差亦越大，甚至造成系统不稳定．文中分析了产生动态偏差的机理，提出了一种根据截断误差大小选取不同位移矩阵来校正截断误差的方法，减小了截断误差对系统性能的影响．改进后的ＤＭＣ允许模型向量存在一定的截断误差，从而能以较小的建模时域或较高的采样频率实现高性能的ＤＭＣ．仿真结果表明，该方法几乎能完全消除模型向量截断误差的影响，适用于开环阶跃响应为Ｓ形的对象以及开环响应最后区段单调变化的对象．

基于动态矩阵控制的DAB变换器电流应力与回流功率优化方法

针对双重移相控制的双有源桥(DAB)变换器存在的电流应力和回流功率问题,建立了电流应力和回流功率的权重优化函数,其设计原则为保证电流应力抑制效果并同时减小回流功率。分析了权重因子的优化选取过程,从而获取2种工作模式下DAB变换器的内、外移相比。为了改善DAB变换器输出电压的动态响应性能,提高负载适应性和鲁棒性,提出了基于动态矩阵控制的电压预测控制方法。最后,结合StarSim实时仿真机和DSP芯片搭建了DAB变换器的半实物实验平台,实验结果验证了所提控制策略在提高DAB变换器电压动态响应性能、抑制电流应力和减小回流功率方面的有效性和正确性。

动态矩阵控制参数的满意优化

动态矩阵控制（ＤＭＣ）算法是一种基于被控对象的阶跃响应、适用于渐进稳定的线性对象的预测控制算法，它具有结构清晰、算法简单的特点．但由于其参数仅间接影响控制系统的性能，与控制的快速性．稳定性、鲁棒性、抗干扰性等没有直接的解析关系可作为设计的定量依据，给设计者造成很大的困难．本文提出了运用满意解原理，通过仿真进行参数优化的方法，可为ＤＭＣ算法的参数设计提供参考．

动态矩阵控制在渠道运行系统中的应用

基于预测控制的优良品质,将预测控制中的动态矩阵控制(DMC)引入渠系自动控制,设计DMC控制器,以改良系统的动态性能.对单渠段系统建立动态矩阵控制模型,采用等体积运行方式控制渠段中点水位,用SaintVenant方程求解水力过程,并采用Matlab及Simulink软件仿真.对其稳定性等进行分析,表明该控制器能够增强系统的鲁棒性,特别对解决时滞问题有显著效果.

一种新型的动态矩阵控制算法及仿真研究

动态矩阵控制 (DMC)中顺序开环控制增量的计算涉及到矩阵的求逆运算 ,计算量很大 ,不利于微处理机的在线应用。为减少运算量 ,使微机编程实现方便 ,并保持系统优良的控制性能和较强的鲁棒性 ,在深入理解动态矩阵控制算法的基础上引入了控制增量的期望衰减因子 ,以期望控制增量在控制时域长度内逐步接近于零。这一思想使得矩阵求逆运算成为数的求逆 (倒数 )运算 ,运算量大为减少 ,运算速度大大提高。基于这一思想提出两种设计方案 ,并通过计算机仿真研究 。

基于动态矩阵控制的双有源桥DC-DC变换器电流应力优化策略

为了提高拓展移相控制的双有源桥DAB(dual active bridge)DC-DC变换器的电压动态响应性能,降低系统的电流应力,利用使电流应力最小的优化相移比与输出电压之间的关系,提出了一种将电压动态矩阵控制DMC(dynamic matrix control)算法与变换器电流应力优化方法相结合的控制算法,并从预测模型、滚动优化和反馈校正3个环节详细介绍了DAB的DMC电压预测控制的具体实现过程。最后,将所提控制方法与电压闭环PI控制的拓展移相电流应力优化算法进行了仿真比较。仿真结果表明:该方法不仅减小了电流应力,而且在变换器启动阶段、输入电压突变和负载突变时大大改善了变换器的电压动态响应性能。

一种新型的动态矩阵控制算法

对无约束动态矩阵控制（ＤＭＣ）算法进行了改进，提出了一种新的ＤＭＣ控制算法，即用遗传算法对ＤＭＣ的设计参数进行在线寻优，由优化结果来计算实际控制作用。与一般的定参数ＤＭＣ相比，其闭环性能更好，能有效地处理各种约束。仿真实例表明了该方法的有效。