多采样率数字控制系统综述

本文给出了多采样率数字控制系统的发展和目前研究情况的综述 .根据系统中各采样周期之间的关系 ,多采样率控制系统可以分为输入多采样率控制系统 输出多采样率控制系统和广义多采样率控制系统等 .它们又分别对应于采用广义保持器、广义采样器和周期时变控制器的数字控制系统 .文中对这三类系统的特点和近期研究成果进行了系统的介绍与讨论 .由于“因果条件” ,多采样率控制器具有结构约束 .本文综述了几类满足这一结构约束的多采样率控制器的设计方法和各类多采样率控制系统 .

多采样率数字控制系统的极点配置

首先利用提升技术，构造出多采样率数字控制系统的线性时不变状态空间模型。在此基础上，讨论多采样率数字控制系统在输出反馈下的极点配置问题。通过引入假象输出，简化了反馈增益阵的术解过程。同时通过预先固定反馈增益阵中的某些元素的方法，使得控制器满足因果约束的要求。最终可以利用求解线性方程组的方法来设计极点配里控制器。

多采样率数字控制系统的零点与无纹波渐近跟踪

采用函数空间的方法 ,利用先后两次的提升技术 ,构造出多采样率数字控制系统的函数空间模型和相应的脉冲传递函数矩阵模型。在此基础上 ,给出了多采样率数字控制系统零点和零方向的定义及其计算方法。并利用零点和零方向的概念 。

输入多采样率数字控制系统的鲁棒极点配置

讨论了输入多采样率状态反馈鲁棒极点配置问题。由于输入多采样率采样，增加了系统的实际输入的个数，使得实现极点配置的状态反馈控制系统中具有自由度。现将这一自由度明确地表示为自由参数的形式，并利用优化算法选择这些参数，增强闭环系统的鲁棒性。

输入多采样率数字控制系统的鲁棒稳定性

当连续时间被控对象的状态方程描述中各系统矩阵均含有不确定性，经输入多采样率后生所得到的数字控制系统也含有不确定性。本文给出了在这种情况下的输入多采样率数字控制系统的鲁棒稳定性判据，所得出的结果具有一定的实用性和较少的保守性。

多采样率数字控制系统的函数空间模型

采用函数空间的方法 ,利用提升 (lifting)技术 ,构造出多采样率数字控制系统的函数空间模型 .该线性时不变离散模型同时描述了被控对象在采样点上和采样点之间的动态行为 .根据这种模型所设计的多采样率数字控制系统 ,有望克服目前多采样率数字控制系统所存在的采样点之间存在有纹波或振荡等弊病 ,为多采样率数字控制系统的分析与综合提供了一个新的方法 .

输入多采样率数字控制系统的同时极点配置

在利用提升 (lifting)技术所构造出来的多采样率数字控制系统的线性时不变状态空间模型的基础上 ,讨论l个被控对象通过输入多采样率数字控制系统的同时极点配置问题 .分别引入了解决这一问题的状态空间方法和多项式矩阵插值方法 .通过适当的变换 ,将同时极点配置问题归结为一系列线性方程组的求解问题 .指出 ,当系统的输入采样率满足一定条件时 ,可以利用输入多采样率的输出静态反馈控制系统 ,实现对l个被控对象的同时极点配置 .

多采样率数字控制系统的进展与走向

对多采样率数字控制系统在分析与设计方面的理论与应用研究成果进行了全面的论述,指出了多采样率数字控制系统分析与设计方面存在的难点,并针对这些难点讨论了今后可能的解决方法及发展方向.

多采样率数字控制系统的稳定性分析

采用函数空间的方法，利用两次提升（ｌｉｆｔｉｎｇ）技术，构造出多采样率数字控制系统的函数空间模型。在此基础上。

非线性系统的模糊输入多采样率数字控制

针对非线性系统的模糊多采样率数字控制问题,基于T-S模糊模型和离散模糊基函数值,建立了被控对象的输入多采样率数字控制系统模型。采用PDC控制原理,提出了一种新的模糊多采样率数字控制方法,给出了控制器设计算法,并通过求解带有线性矩阵不等式(LMI)约束的凸优化问题来获得控制器的参数。倒立摆控制器设计实例证明了设计方法是有效、可行的。

基于高采样率状态观测器的永磁同步牵引电机数字控制系统延时补偿方法

在轨道交通牵引传动系统中,由于逆变器开关频率较低,数字控制延时限制了电流闭环的控制带宽。针对大功率永磁同步牵引电机的运行特点,分析了控制延时产生的原因及其影响,并应用高采样率-低开关频率的控制方法大幅减小了采样延时。为了进一步提高电流控制性能,利用改进Z变换理论在离散域对高采样率控制方法进行了建模分析,并提出一种基于高采样率观测器的延时补偿方法。Matlab/Simulink仿真和大功率永磁同步牵引电机的实验结果表明,提出的补偿方法可以加快电流控制的动态响应并减小稳态电流纹波。

化工多采样率数字控制技术研究进展

由于多采样率数字控制技术具有提高控制效果、适应多种复杂实际情况等诸多优势,近年来受到了化工领域的广泛关注。简要回顾了多采样率数字控制技术的发展历程,并分类介绍了多采样率数字控制技术的理论研究和工程应用现状;详细讨论了目前研究中存在的数据缺失、延时等热点问题,并对其当前主要研究方法进行了深入讨论;最后对多采样率数字控制技术的发展前景和未来研究方向进行了总体展望。

论数字控制系统中采样频率的选定

合理选择采样频率是设计实时数字控制系统遇到的实际问题。而采样频率的选定是实现高精度、良好指标和具备较强抗扰力控制的关键所在 。

核电厂电力电子化CRDM电源数字控制系统设计

为了使核电厂反应堆电力电子化控制棒驱动机构(CRDM)电源在不同工况下安全、可靠运行,研究了其数字控制系统设计方法。重点考虑了采样保持器和数字控制延时对系统稳定性的影响,并采用最佳阻尼设计方法对各级变换器控制器参数进行整定,形成了一套完整的电力电子化CRDM电源数字控制系统设计方法。仿真结果表明,系统稳态性能良好,并能够在负荷突变和故障切换等工况下快速、平稳地过渡到新稳态。该结果验证了所提设计方法的正确性和有效性。该设计方法对核电厂其他电力电子装置数字控制系统设计具有一定的指导意义。

一般目标信号和干扰信号下多采样率系统的最优预见控制器设计

针对目标信号和干扰信号为多项式的情形,研究了多采样率离散时间控制系统的最优预见控制问题.首先利用离散时间系统提升技术,把所研究的系统转化成单采样率的扩大系统.然后构造扩大误差系统,把问题转化为包含预见信号的最优调节问题.最后利用最优预见控制理论的结果得到系统的最优预见控制输入,其中包含积分器和预见前馈补偿.本文还对扩大误差系统的能控性和能观测性和相应的代数Riccati方程的可解性进行了讨论.

高性能双轴振镜控制系统设计

针对高速高精度的激光微加工应用,提出一种基于并行处理架构的全数字控制双轴振镜驱动系统设计方案,在高频数字控制下实现了双轴振镜的高动态实时控制。通过建立振镜系统数学模型,以串级闭环控制为基础,采用模型跟踪控制策略提升了位置跟踪性能。实验结果表明所设计的双轴振镜控制系统能够有效提升动态响应速度、降低跟踪误差,满足期望工作性能指标.

五相感应电机变采样周期模型预测控制策略

针对无调制模块的模型预测控制器MPC(model predictive controller)存在的谐波含量高问题,提出1种新型基于模型的变采样周期MPC策略,并将其应用于五相感应电机驱动系统。分析了MPC对时间固定离散化所带来的问题,而引入调制或调制替代来解决此问题将使控制系统复杂度增加,故遵循更简单、自然的思路,基于追击算法来改变采样间隔,结合MPC确定最优控制动作和实施时间,实现变采样周期MPC方案。利用五相感应电机驱动系统开展实验,实验结果验证了新型变采样周期MPC优良的参考跟踪和电流谐波性能。

数字控制系统采样周期对控制质量的影响

本文讨论了采样周期对数字控制系统质量的影响。提出了选择采样周期的设计原则。

非线性系统的输入多采样率模糊优化控制

基于多采样率数字控制理论,讨论了非线性连续被控对象和输入多采样率模糊控制器的设计问题.提出用线性矩阵不等式凸优化技术构建非线性系统的输入多采样率T-S模糊模型,并相应地研究了基于优化区域极点配置的PDC状态反馈控制.通过解代数Riccati方程得到控制器的参数,给出了优化数字控制器的设计算法和闭环系统的稳定性条件.计算机仿真表明了所提出方法的有效性.

基于DSP的多采样率直接转矩控制系统研究

基于多采样率控制理论,提出一种多采样率磁链计算新方法,该方法对电机电压电流的测量与逆变器开关的控制采用不同的周期,磁链的计算是静态的,无初值和误差累计问题。基于实际控制系统,以Matlab和DSP为工具,提出2种检验方法,相互印证,检验了该算法的正确性。针对实验中出现的磁链波动问题,提出一种幅值补偿的磁链改进算法。将检验后的磁链算法运用于直接转矩控制系统中,构造了基于TMS320F240的多采样率直接转矩控制系统并成功进行了控制实验。计算机仿真与实验表明磁链计算新方法的正确性和可行性。