基于干扰观测器的解耦控制算法

针对多变量系统之间的耦合问题,设计了一种干扰观测器与PID控制器相结合的多变量解耦控制器。而且干扰观测器可以对实际对象与名义模型之间的差异在控制中进行等量的补偿。用MATLAB软件对一个耦合系统模型进行仿真实验,结果表明加入干扰观测器的控制算法对抑制噪声和其他变量的耦合干扰有显著效果。

基于干扰观测器的三自由度直升机系统的控制研究

针对抑制飞行器在飞行中受到的干扰信号问题,以三自由度直升机为研究对象,在姿态控制的基础上,设计干扰观测器以保证在干扰下仍能有较好的直升机姿态角控制性能。首先建立三自由度直升机的三个姿态角控制通道的数学模型,联立横侧角通道和旋转速度通道,对俯仰通道和联立后的通道采用PID实现姿态控制;其次以前向通路干扰模拟直升机受到的外界扰动,分析PID控制对常见干扰信号的抑制作用,根据分析结果设计干扰观测器,并给出观测器参数与被控对象参数间的关系。通过仿真分析表明,设计的干扰观测器在满足参数条件下,能使控制回路在有前向通路干扰时,其性能仍能够满足要求,从而使控制系统具备较好地抑制干扰能力。

船舶水润滑尾轴承异常振动自适应控制方法

为避免因船舶水润滑尾轴承异常振动导致的严重机械故障,威胁船舶运行安全,研究船舶水润滑尾轴承异常振动自适应控制方法。依据水润滑尾轴承的异常振动产生原因,设计水润滑尾轴承异常振动控制结构。利用位移传感器采集实际水润滑尾轴承转子位移信号,使用滑膜观测器观测水润滑尾轴承的不平衡扰动力,将其作为惯性主轴位置校正器的输入,得到扰动引起位移偏差的补偿量。结合水润滑尾轴承转子理想位移值,计算轴承转子位移信号偏差值,将其作为PID控制器的输入控制量,输出轴承异常振动控制量,实现其异常振动自适应控制。实验结果表明,该方法可有效控制船舶水润滑尾轴承异常振动,提高轴承的工作稳定性。

1000 MW燃煤机组干式电除尘器浓度闭环控制

针对1000 MW燃煤机组干式电除尘器能耗高及未实现浓度闭环控制的问题,进行了电除尘器出口烟尘浓度闭环控制方法研究。首先,针对五电场结构的干式电除尘器,提出了一种前三级电场前馈控制与末二级电场反馈闭环控制相结合的烟尘浓度控制策略。该策略采用内模比例积分微分(IMC-PID)参数整定方法整定PID控制器参数,并在PID反馈控制基础上加入干扰观测器提高系统的抗干扰能力。最后采用模糊加权方法实现各负荷点模型控制作用之间的平滑切换。仿真和试验研究结果表明,文中提出的闭环控制方法能够实现宽负荷燃煤机组干式电除尘器出口烟尘浓度的定值控制,具有较好的控制品质。

基于速度反馈的直流电动机复合控制方法

针对传统的直流电动机控制系统存在响应速度慢、抗干扰能力差的问题,提出了一种基于干扰观测器和速度观测器的直流电动机复合双环控制方法。该方法在直流电动机PID控制中加入前馈控制、干扰观测器和速度观测器。前馈控制用于提高系统的响应速度和跟踪特性;干扰观测器将外部力矩干扰及电动机模型参数变化造成的实际对象与名义模型的输出差异,等效到控制输入端,即观测出等效干扰,在控制中引入等效补偿,实现对干扰的完全抑制;速度观测器是将系统的转矩指令和实际速度作为输入,利用观测和滤波功能,得到一个不包含高频成分且不滞后于实际电动机速度的观测速度来代替实际速度,作为速度反馈信号。仿真结果表明,该方法具有很好的鲁棒性,降低了因测量噪声带来的电动机振动现象及速度和位置跟踪误差。

一种平台运动误差纠正复合双环控制方法

对于非线性系统提出一种新型双环复合控制方法,一是利用干扰观测器实时观测外部扰动,进而引入补偿消除外部扰动,二是引入速度观测器观测出电机的速度作为速度环上的反馈信号,降低了测量带来的高频干扰;其次,证明了干扰观测器和速度观测器能有效提高系统的稳定性;最后,对于一个实际系统进行单独加入干扰观测器、速度观测器和同时加入二者进行实验仿真,结果表明,在控制系统中同时使用二者能有效提高系统的性能。

机床用直线伺服系统改进型ADRC设计

针对永磁直线电机伺服系统存在纹波推力扰动、负载扰动、摩擦力扰动和其他不确定性扰动,文章提出了一种双闭环改进型自抗扰控制器优化设计方法。针对永磁直线同步电机(PMLSM)系统,设计了速度环和位置环自抗扰控制器,并对一阶自抗扰控制器(ADRC)进行了优化,在保证控制器性能的前提下,省略掉ADRC模型中的非线性跟踪微分器(TD)环节,同时为有效降低模型复杂程度,减小算法计算量,采用线性比例调节代替非线性状态反馈控制律(NLSEF),实现了永磁直线同步电机的改进型双闭环自抗扰控制。仿真结果表明,该自抗扰控制器能够很好的解决强耦合和非线性问题,能够提高系统的响应速度,减小稳态误差且无超调,对负载扰动、电机参数变化具有良好的鲁棒性。

在电网电压波动下矩阵整流器应用研究

矩阵整流器是有着众多优点、很有发展前景的电力电子设备,电流空间矢量调制算法是其目前主要研究控制算法之一,通过空间矢量合成目标矢量。在电网电压波动的情况下,研究基本PID闭环控制器和基于干扰观测器的PID闭环控制器,仿真结果证明矩阵整流器通过基于干扰观测器的PID闭环控制器,输出电压稳定,鲁棒性强,输入电流质量改善,稳定电网侧电能指标。