四通阀控非对称液压缸微分前馈伺服控制方法分析

非对称液压缸的左右两腔有效面积不同,导致其动态特性和控制策略相较于对称液压缸更为复杂,提出四通阀控非对称液压缸微分前馈伺服控制方法。建立四通阀控非对称液压缸的数学模型作为被控对象,设计一个微分前馈控制器应用于伺服系统,根据输入指令和反馈信号实时调整四通阀的开度,实现对非对称液压缸的控制。实验结果表明,设计方法下阀控非对称缸伺服系统跟随响应曲线的滞后时间为0.024 s,幅值衰减5%,在伺服系统控制要求的允许范围内。

基于微分前馈的高速冲压液压机电机伺服控制研究

高速冲压液压机的电机转速控制能力较差,导致液压机无法在短时间内实现稳态运行,造成高速冲压液压机运行稳定性较差的问题,为此,提出基于微分前馈的高速冲压液压机电机伺服控制方法。使用传递函数,构建高速冲压液压机电机数学模型。将数字模型导入MATLAB软件中,使用MT法提取高速冲压液压机电机运行速度参数。使用微分前馈技术,构建电机伺服控制器,实现对高速冲压液压机的控制。构建实验环节,对此方法的应用效果进行分析。实验结果表明,所提方法可在多种环境下实现对高速冲压液压机电机转速的控制,并在最短时间内达到高速冲压液压机稳态运行。

优化储能VSG动态特性的d轴电流微分前馈控制

传统储能虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)控制的动态特性和下垂特性无法单独调节,因而不能较好地同时满足抑制有功功率动态振荡及电网一次调频的需求。为此,提出了一种优化储能VSG动态特性的d轴电流微分前馈控制方法。该方法利用d轴电流经微分环节前馈到有功功率控制环路,通过调节微分环节的参数改善VSG的动态特性且不影响下垂特性,同时不加剧有功功率和无功功率之间的动态耦合程度。首先分析了所提方法通过调节系统阻尼比改善动态特性的控制机理,给出了微分环节参数的设计方法。然后建立了考虑所提方法的状态空间小信号模型,接着利用参与因子确定了特征根和状态变量的关联程度,在此基础上详细分析了相关参数对动态特性的影响,同时利用参数灵敏度分析了微分环节参数对所有特征根的灵敏度影响。进一步分析了含电流微分前馈控制的VSG的解耦特性和鲁棒性。最后通过仿真和实验验证了电网频率变化和功率设定值变化时所提方法的有效性。

基于微分前馈控制的负荷平衡控制技术及其应用

介绍了同轴并联电动机负荷平衡控制技术在热连轧主传动系统中的应用,并针对实际情况在原有控制基础上增加微分前馈控制环节。实际应用表明:带前馈控制的负荷平衡调节技术能够大大提高负荷平衡调节的响应速度,同时也增强了传动系统抗强冲击负荷的能力和传动系统稳定性。

基于微分前馈自抗扰的逆变器控制策略

传统的自抗扰控制主要针对阶跃信号进行快速和无静差跟踪,而逆变器的输出为周期性信号,导致传统自抗扰控制的逆变器存在较大跟踪误差,使得自抗扰控制在逆变器上的应用受限。文中将逆变器的已知模型加入控制器中,系统未建模动态及外部扰动视为总扰动并加以抑制。常规的模型补偿自抗扰控制器虽然能实现较好的波形质量,但是存在较大的稳态误差,文中对稳态误差存在的原因进行了理论分析,提出微分前馈的自抗扰控制策略以减小逆变器的稳态误差。通过内模控制器等效法,对基于微分前馈自抗扰的逆变器进行稳定性分析。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性。

微分前馈PID控制器在全尺寸飞机疲劳试验中的应用

全尺寸飞机疲劳试验中,机翼加载部位常因为瞬时流量不足或加载点间耦合等因素,出现反馈滞后指令过多而导致加载精度及运行速度降低的情况,传统PID控制器此时已无法满足试验需求。通过对全尺寸飞机疲劳试验飞行谱编制形式以及微分前馈PID控制器的工作原理进行分析,并通过搭建验证试验,验证微分前馈PID控制器在疲劳试验中的应用。结果表明,微分前馈参数能够降低加载及采集过程中的误差,提高试验加载精度及运行速度,但当参数过大时,会对采集过程前及采集过程中加载精度产生严重影响。

微纳操纵成像系统的微分前馈自抗扰控制研究

微纳操纵成像系统是探索微观世界的重要工具,传统比例积分(PI)控制器存在参数难调节,控制精度低,抗干扰能力弱等问题。该文在自抗扰控制的基础上,针对高频周期信号下自抗扰控制存在较大跟踪误差,加入微分前馈环节。首先给出微纳操纵系统结构的数学模型,设计出基于模型信息的自抗扰控制器;再利用已知信息给出微分前馈量;最后在Matlab中进行仿真验证。仿真结果表明,对比线性自抗扰及PI控制,微分前馈的自抗扰控制具有较小的跟踪误差,系统抗干扰能力有显著提升。

提高储能VSG并网有功响应性能的暂态阻尼策略

储能虚拟同步发电机(VSG)的并网有功在有功指令与电网频率2种扰动下存在动态超调与稳态偏差。提出有功微分反馈补偿(ADFBC)和有功微分前馈补偿(ADFFC)2种暂态阻尼策略,并在分别建立典型VSG、ADFBC和ADFFC 3种策略并网有功闭环小信号模型的基础上,给出了相应的参数设计方法。仿真和实验对比结果均验证了所提ADFBC和ADFFC暂态阻尼策略可有效提高储能VSG并网有功响应,在2种扰动下其并网有功既无动态超调又无稳态偏差。

混合储能系统增强型自抗扰协调控制

针对复杂扰动下微电网难以实现理想动态问题,依据分频框架和线性自抗扰控制(LADRC)理论,提出一种混合储能增强型自抗扰协调控制策略。该方案在外环中引入级联型线性扩张状态观测器(LESO)以输出理想的波动平抑指令,提高抗扰性。同时,在内环的自抗扰控制律中引入参考微分前馈以优化对外环输出指令的跟踪能力,进而改善动态性能。基于理论分析,从扰动观测精度、参考跟踪误差、扰动衰减等方面分析增强型自抗扰协调控制的优越性,并为参数整定提供指导思想。最后,在半实物仿真平台上对所提策略的性能进行对比测试,验证其可行性和有效性。

运载火箭电动伺服机构前馈自抗扰控制方法的设计

运载火箭伺服机构是火箭的执行机构,在工作过程中不仅要求伺服机构具有较好的阶跃响应和力矩抗扰性能,还要求伺服机构能够较好地跟踪箭载计算机发送的位置随动指令。常规的自抗扰控制(ADRC)建模时,将输入的微分量近似为0,使得输入时变信号时会产生建模误差,该误差无法通过扩张状态观测器(ESO)进行观测并补偿,导致系统的跟踪误差较大。针对常规自抗扰控制对时变信号跟踪误差较大的问题,提出了一种将位置输入微分前馈(PIDF)引入自抗扰控制的前馈自抗扰控制方法。通过理论推导和建模仿真得知,该方法可降低系统对正弦输入信号的跟踪误差并提高系统的动态特性,同时仍具有较强的抗干扰性能。最后通过试验验证了该方法的有效性。

基于PID双前馈控制在热试验中的应用

在热试验中,有一类试验开始以极大的温升率进行加热,在持续3~5 s后温升率降到很低继续升温,本文针对这种类型热试验的控制方式进行了研究,根据热试验中加热功率与温度、温升之间的关系,提出采用微分前馈和比例前馈双前馈控制并结合PID的方法进行热试验控制,采用MatLab中Simulink进行了试验模型的建立,采用典型加温试验进行了仿真,并依据仿真模型设计加热器进行了试验验证,通过仿真与试验对比,可知PID双前馈控制与经典PID相比较而言,提高了控制品质,明显改善了控制效果。

压电陶瓷迟滞逆模型的前馈PID控制

为减小压带陶瓷迟滞特性对系统跟踪精度的影响,在Preisach模型的基础上对压电陶瓷迟滞性进行建模。借助Matlab软件对实验数据进行拟合和采用逆控制思想,在迟滞逆模型的基础上提出前馈PID(即比例、积分、微分)控制算法。实验结果表明,压电陶瓷最大迟滞性控制在2.2%内,输入、输出具有较好的线性关系,带前馈的PID控制具有良好的控制性能。

弱电网下改进LADRC抑制直驱风机次同步振荡研究

针对在弱电网下直驱风电机组引起的次同步振荡(subsynchronousoscillation,SSO)现象,提出基于一阶总扰动偏差控制的微分前馈线性自抗扰控制器(linear active disturbance rejection control,LADRC),采用全改进LADRC控制策略抑制SSO现象(“全”是指电压外环、电流内环以及PLL锁相环3个环节都采用相应的控制)。首先,建立直驱风电机组并网数学模型;其次,结合风电机组并网系统对改进LADRC控制器进行设计并对其进行特性分析,该控制器相较于传统LADRC,不仅减小系统的跟踪误差且抗干扰性能更强;最后,通过PSCAD/EMTDC仿真软件将本文策略与全PI、全传统LADRC进行仿真对比。结果表明:相较于全传统LADRC,本文方法在降低1.62%超调量的同时,缩短0.129 s系统调节时间,有效抑制SSO现象并且具有较好的适应性。

基于前馈PID和LADRC串级控制的四旋翼导航方法

为了改善四旋翼的航线跟踪能力,提出一种基于前馈比例积分微分(PID)和线性自抗扰控制(LADRC)的四旋翼导航算法。该算法建立导航坐标系并将无人机导航分解为航向角、航向速度和偏航位置控制,并采用串级控制提高控制精度,针对系统模型有扰动和有耦合的环节采用LADRC控制,并针对曲线航线的航线跟踪有误差,位置环采用前馈PID控制。仿真和实验结果表明,基于前馈PID和LADRC的串级控制算法相对串级PID控制算法,能消除曲线导航的跟踪误差,降低位置控制误差对曲线跟踪的影响,并有更强的抗干扰能力。

一种基于带抗饱和积分的VSPI的永磁同步电机控制方法研究

为解决电机调速系统中采用传统PI控制存在的超调问题,提出一种基于带抗饱和积分的新型变结构比例积分(variable structure proportion integration,VSPI)控制器。首先,建立了永磁同步电机的动态数学模型;然后,在传统PI控制的基础上串联一个比例微分(proportion differentiation,PD)控制器消除惯性环节,并引入微分前馈(input derivative feed-forward,IDF);最后,设计了遇限停止积分环节,提高控制器的抗积分饱和能力。仿真和试验结果表明,相比传统PI控制器,VSPI控制器可以有效减小系统超调量达10%,调节时间缩短达20%,提高了系统的控制性能。

运用改进磷虾群算法的自抗扰控制方法

为了提升自抗扰控制效果,提出了基于改进磷虾群算法的自抗扰控制方法.利用线性自抗扰控制技术,设计电力系统自抗扰控制器;利用扩张状态观测器估计系统总扰动,在系统控制量内加入前馈微分信号,通过该控制器的线性误差反馈律自抗扰控制电力系统,采用改进磷虾群算法优化该控制器的反馈比例增益与反馈微分增益,提升自抗扰控制效果.实验结果表明,在不同扰动时,应用本文方法自抗扰控制后,可有效降低电力系统稳态误差有效值与谐波畸变率.

海流干扰下网衣清洗机器人控制方法研究

在中国海洋渔业中,网衣清洗机器人对网箱养殖有害物附着的清洗具有重要作用。为了提高网衣清洗机器人在海流干扰下工作的稳定性,本文根据网衣清洗机器人的工作特点,提出了采用串级-前馈比例积分微分(PID)控制方法对海流干扰下的网衣清洗机器人进行控制,通过仿真实验证明该方法是可行的。为进一步提高控制效果,在串级-前馈PID控制的基础上加入模糊控制,仿真结果表明,改进后的控制器一定程度上减少了网衣清洗机器人运动稳定时间和超调量。

永磁同步电机转速环的一种变结构PI控制器

在永磁同步电机调速系统中,传统PI控制的阶跃响应存在超调的问题。采用IP控制虽可消除超调,但会使系统响应变慢,对时变输入的跟踪性能变差。为此,本文提出了一种变结构PI(Variable Structure PI,VSPI)控制器,在传统PI控制器的基础上引入输入微分前馈,并将误差比例环节与误差积分环节并联的结构改为误差的比例微分环节与积分环节串联的结构。结合遇限停止积分的抗积分饱和环节,VSPI控制在时变输入时等效于PI控制,在阶跃给定时等效于IP控制,因此,VSPI控制在解决阶跃响应的超调问题的同时提高对时变输入的跟踪精度。实验结果验证了所提控制方法的有效性和实用性。

针对时变输入的永磁同步电机改进型自抗扰控制器

在永磁同步电机(PMSM)调速系统中,提出了对时变输入具有更高跟踪精度的改进型模型补偿自抗扰控制(MMC-ADRC)策略。传统的自抗扰控制中,扩张状态观测器(ESO)的观测扰动项较大,通过模型补偿可以大幅减小观测扰动项,提高跟踪精度。然而当输入时变时,由于常规的模型补偿自抗扰控制(MC-ADRC)存在建模误差,系统对输入的跟踪误差仍然较大。尽管可通过增大控制器增益来减小跟踪误差,但这同时会使系统中噪声被放大,降低系统性能。在MC-ADRC基础上引入输入微分前馈(IDF)得到的MMC-ADRC,可从理论上消除建模误差,在相同增益下获得更高的跟踪精度。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性。

永磁同步电动机转速伺服系统PI控制器的一种新设计方法

提出了PI控制器的一种新设计方法,将所有已知和未知的扰动集中为总扰动,简化系统模型,再用积分器作为扰动观测器对总扰动进行观测并补偿。新型PI控制器中的参数与系统性能之间的关系非常简单,易于整定。针对连续变化输入,新型PI控制器引入了输入微分前馈,具有更好的跟踪性能,且输入微分前馈仅是一个微分器,与电动机参数无关,进一步简化了控制器的设计。采用离散最速跟踪微分器对阶跃输入安排过渡过程,可以消除PI控制系统阶跃响应的超调,同时提高系统阶跃响应对控制器参数的不敏感性。实验结果验证了所提方法的有效性。