电动直线加载测试系统改进前馈补偿策略研究

为解决直线舵机运动扰动引起的电动直线加载测试系统(electric linear loading test system,简称ELLTS)加载精度降低的问题(多余力问题),首先,在传统扰动前馈补偿策略分析的基础上,提出了一种改进扰动前馈补偿策略,该策略不需要舵机速度反馈信号,只采用位移指令信号与力反馈信号作为补偿信号,省去了速度传感器的安装环节,具有操作简单和适应能力强等优点;其次,采用SIMULINK软件对提出的补偿策略进行了多余力仿真,仿真结果验证了该策略的合理性与可行性;最后,进行了对比实验。实验结果显示,在动态加载频率范围内,该算法多余力抑制效果较好,且在典型的加载工况下,采用了改进扰动前馈补偿策略的ELLTS力输出精度进一步提高,满足“双十指标”。

永磁同步电机新型有效磁链固定时滑模扰动辨识策略

针对外界负载发生扰动时永磁同步电机矢量控制器动态性能不佳的问题,提出了一种永磁同步电机有效磁链固定时滑模负载辨识策略(FTSMLTO)。首先,结合有效磁链定义,分析了电机有效磁链模型,构建降阶有效磁链三阶扩展状态观测器,实现对电机参数依赖性的降低;然后结合固定时滑模理论构建了观测器的虚拟控制率和虚拟控制输入,实现电流误差的固定时间收敛,从而提升负载转矩动态变化时的观测精确性和速度;最后将观测到的负载转矩前馈到电流环控制器,从而实现对动态变化的负载转矩的精确观测和补偿,进一步提升控制系统的动态性能。通过数值仿真对提出的扰动辨识策略进行验证,结果发现:相较于传统滑模负载转矩观测器,所提出的固定时滑模负载观测策略观测值稳态误差小、动态性能好;采用FTSMLTO前馈补偿后相较于未补偿时转速正向超调减小约10.7%,负向超调减小约14.9%,正弦负载时超调减小约25.0%。

面向永磁同步电机负载转矩观测的自抗扰改进滑模控制

针对传统永磁同步电机滑模控制中存在的滑模抖振大及响应速度慢的问题,设计了一种新型趋近律,在传统指数趋近律的基础上加入可变比例系数并引入系统状态变量和滑模面的幂次项,减小抖振的同时提高了趋近速率。随后,为了避免引入转速误差的微分项,减小系统高频抖振,采用积分滑模面,设计了永磁同步电机改进滑模速度控制器。针对控制策略中负载扰动波动会导致系统控制精度降低、抖振增大的问题,设计了一种基于新型饱和函数的扩张状态观测器估计负载扰动,并将扰动估计值前馈至改进滑模控制器中,进一步提高了系统的抗扰性能。数值仿真结果表明:所提出的控制策略可显著提高电机动态性能和抗扰性。在电机受负载转矩波动影响时,比PI控制电机超调量减小约23.1%,响应速度提高62.5%,比传统滑模控制电机超调量减小约15.3%,响应速度提高50%。新型滑模趋近律还可以有效降低滑模抖振,与传统滑模控制器相比,采用改进滑模控制器电机抖振降低约50%。

永磁同步电机的改进无差拍预测抗扰前馈控制

针对永磁同步电机无差拍预测电流控制在实际运行中,由于所依赖的电机模型参数随负载的变化存在不匹配缺陷从而限制系统电流环性能的问题,提出一种无差拍预测电流控制与扰动前馈补偿相结合的改进控制策略。首先,以转速与负载转矩为状态变量,选取积分滑模面作为滑模切换面,与传统指数趋近律结合,设计一种滑模负载转矩观测器以实现对负载转矩的实时辨识;然后,设计一种可快速收敛的自适应系数指数趋近律以提高负载转矩观测器性能,实现速度误差的快速收敛与负载转矩的快速观测,减小观测转矩的抖振;最后,将观测所得负载转矩前馈补偿至电流控制器,以实现对模型参数不匹配及负载变化等扰动的有效补偿,同时进一步提升电流与电磁转矩对参考值的趋近速度、并减小系统抖振。数值仿真结果表明:该策略在标称参数下可使系统稳定运行,当模型参数不匹配和负载变化发生时系统仍能稳定运行;相对传统策略,若电感衰减,加载超调减小约5%,减载超调减小约10%,加速时间减少约0.02 s;电感衰减与电阻增大时,加载超调减小约6.31%,减载超调减小约10.67%,加速时间减少约0.02 s,且有更小的抖振,系统抗扰性能进一步提升。

矫直机恒压力控制系统

提出了一种恒压力控制系统,此控制器在指定位置将位置控制切换为压力控制,同时利用压力前馈补偿实现矫直机的恒压力控制。针对电液压力控制系统具有一定的非线性、时变性和扰动力的影响,采用扰动力前馈补偿自抗扰控制策略,来减小内外扰动对矫直力的影响,提高矫直力的控制精度,实现恒压力矫直。通过Matlab软件和实验室全液压矫直机进行仿真以及实验验证,结果证明:矫直机恒压力控制器,抑制了内外扰动对压下系统系统的影响,实现了恒矫直力控制,提高系统稳定性以及系统的自我保护。

水厂絮凝药剂自动投加的研究及应用

水处理混凝投药过程复杂及具有源水水质扰动可测的特点，提出基于非线性回归预测模型带可测扰动前馈补偿的预测函数控制算法。为了抑制混凝投药变频调节的二次干扰，提出预测函数控制与PID相结合的双环控制模式。在水厂的现场运行表明对浊度控制具有良好的性能。

抑制电压波动与规避频率越限的孤岛微电网并网预同步方案

传统孤岛微电网并网预同步过程中存在因风光电源出力变化而导致的电压波动问题,以及因比例-积分(PI)参数取值不当导致的频率越限问题。为解决这些问题,首先,对储能系统V/f控制策略引入负荷电压与电流的前馈扰动补偿以平抑电压波动;其次,基于Simplex算法优化PI参数以兼顾预同步过程中的并网速度与频率波动,并设计了离线优化与在线查表相结合的优化PI参数取值方法;然后,设计了兼顾电压波动与频率越限的孤岛微电网预同步优化控制方案;最后,利用仿真实验证实了该孤岛微电网并网预同步方案可实现相位迅速同步,并可有效抑制电压波动与规避频率越限风险。

基于串级控制器的电子节气门控制方法研究

本文分析了电子节气门控制系统的各个组成部分,列出相应的物理量方程,建立电子节气控制系统的数学模型,分析系统中的非线性因素。在原有单级控制的基础上设计串级控制策略,增加角速度跟踪控制和前馈扰动补偿,来加快节气门控制的动态响应,减小扰动量对节气门控制系统稳态的影响。基于Matlab/Simulink进行了仿真应用,最后的实验结果验证了该方法的正确性和有效性。