基于变增益NDOB的异步电机分段积分滑模控制

为改进异步电机的动态性和鲁棒性,设计了一种新型的滑模控制方法。首先,滑模面引入平滑的分段饱和函数,改进传统的积分滑模控制,在传统积分滑模控制的跟踪精度下,获得更好的暂态性能;其次,采用了一种超扭曲类算法的新型趋近律,削弱了系统的抖振,提高系统的稳态性能;最后,设计变增益非线性扰动观测器,可消除初始时刻观测器峰值,准确估计因模型不确定性、负载扰动等集总扰动。通过与传统积分滑模控制器对比,实验结果证明该方法具有更好的快速性与稳定性。

基于PCH的永磁直线同步电机L2增益扰动抑制控制系统的研究

永磁直线同步电机具有损耗小、力能指标高、响应速度快等优点。针对其位置控制精度问题,提出了基于端口受控哈密顿系统的L2增益扰动抑制的控制方法,设计的控制系统具有良好的可靠性和稳定性。首先,从永磁直线同步电机的原始模型和能量平衡的观点出发,建立永磁直线同步电机的PCH系统模型。其次,将最大输出功率控制原理与L2增益扰动抑制控制方法相结合,设计了伺服控制系统。实验结果表明,该系统可以对负载扰动进行有效抑制,降低了稳态误差,提高了控制精度。

基于高增益扰动观测器的反演控制方法研究

针对传统反演控制在模型不确定性因素下的性能不佳问题,提出了一种基于高增益扰动观测器的反演控制方法。以一个三变量非线性系统为例,首先,仅在系统输入输出和阶数已知的情况下,通过扩张一个虚拟状态代替系统扰动项,基于高增益扰动观测器逐次逆序设计观测状态,以包含每一阶子系统的未知非线性项;其次,基于反演控制设计每阶子系统的虚拟控制器和实际控制器;最后,通过实际系统仿真,结果验证了控制设计的可行性和有效性。

基于PCH控制的永磁同步电动机自适应L_2扰动抑制

针对隐极永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)速度控制易受定子电阻、定子电感、负载转矩变化的影响,采用端口受控哈密顿(port-con-trolled hamiltonian,PCH)控制与自适应L2扰动抑制相结合的方法设计了PMSM的速度控制器。应用L2增益控制原理对负载扰动进行有效地抑制,在L2增益控制的基础上,引入自适应方法,减小PMSM定子电阻和电感变化的影响。文中建立了基于状态误差PCH控制的PMSM自适应L2扰动抑制仿真模型。仿真结果表明,用L2扰动抑制可以对负载扰动进行有效抑制,更好的减小误差,获得的效果更佳。

基于PCH原理的三相PWM整流器L_2扰动抑制控制

针对三相电压型PWM整流器的非线性、强耦合和多变量等特性,本文采用能量成形和端口受控哈密顿控制方法,实现整流器的单位功率因数和输出直流电压稳定控制,而对建模误差等不确定因素造成的稳态误差引入PI控制予以消除,同时对整流器的负载变化,应用L2增益控制原理对负载扰动进行抑制,将该系统在Matlab/Simulink仿真平台上进行仿真实验,仿真结果表明,基于PCH原理的整流器系统稳态性能良好,加入L2扰动抑制控制后有更强的抗干扰能力。该方法可以有效抑制整流器负载变化等问题,增强了系统的抗干扰能力。

模型过程差异下的ALSTOM气化装置控制结构选择(英文)

相对扰动增益矩阵是分析控制结构抗干扰性的一个有用工具,但它的结果受模型不确定性影响。提出基于优化来确定相对扰动增益矩阵范围的方法并用来选择ALSTOM气化装置的控制结构。利用过程运行仿真数据和输出误差系统辨识方法得到降阶线性模型。在不同运行状况统辨几个模型并通过这些模型得到模型不确定性范围。计算出ALSTOM气化装置在模型不确定性下的广义相对扰动增益范围并用来选择鲁棒控制结构。

基于奇异摄动的柔性关节机械臂智能控制设计研究

为了优化柔性关节机械臂的控制性能,提出一种新型奇异摄动控制方法。该方法引入奇异摄动,把柔性关节机械臂的动力模型转换为快变与慢变双模型。在慢变模型中,利用输出反馈与扰动因子范数,设计扰动增益,根据增益变化调节控制律,改善系统抗噪能力。在快变模型中,引入状态变量与饱和函数,改进控制率,从而改善控制算法的收敛性。仿真实验结果表明,本文提出的新型奇异摄动方法启动速度更快,显著提高柔性关节机械臂的控制精度与调节速度,具有更好的鲁棒性。

蓄电池/超导混合储能系统非线性鲁棒分数阶控制

针对电动汽车(Electric Vehicle,EV)供电端的蓄电池/超导混合储能系统(Battery/SMES Hybrid Energy Storage Systems,BSM-HESS)设计了一种新型非线性鲁棒分数阶控制(Nonlinear Robust Fractional-Order Control,NRFOC),从而快速精准地跟踪负荷需求变化。首先,基于规则式策略(Rule-Based Strategy,RBS)实现最优的负荷需求分配。然后,通过高增益扰动观测器(High-Gain Perturbation Observer,HGPO)对BSM-HESS的非线性、参数不确定性和未建模动态聚合而成的扰动进行快速估计,最终该扰动通过NRFOC进行在线完全补偿。此外,NRFOC不依赖于精确的系统模型,仅需测量蓄电池电流和直流侧电压两个状态量。通过三种算例进行研究,即重载条件、轻载条件以及参数不确定性,仿真结果验证了NRFOC的有效性和鲁棒性。

永磁同步发电机自适应分数阶PID控制设计

设计了一款新型自适应分数阶比例-积分-微分(AdaptiveFractional-Order Proportional-Integral-Derivative,AFOPID)控制,以实现永磁同步发电机(Permanent Magnetic Synchronous Generator,PMSG)的最大功率追踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)。首先,将发电机非线性、参数不确定性、未建模动态以及随机风速聚合成一个扰动,并通过高增益状态-扰动观测器(High-Gain State and Perturbation Observer, HGSPO)对其在线估计。随后,采用分数阶PID(Fractional-Order Proportional-Integral-Derivative, FOPID)控制对该扰动估计进行完全补偿,以实现不同工况下全局一致的鲁棒控制性能。AFOPID控制较传统PID控制而言具有更出色的MPPT性能,且其无需精确的PMSG模型,仅需测量d轴电流和机械转速,易于实现。通过阶跃风速和随机风速两个算例,对AFOPID的控制性能与PID控制、FOPID控制和反馈线性化控制(Feedback Linearization Control, FLC)进行了对比。仿真结果验证了AFOPID控制的有效性和鲁棒性。

同步发电机最优非线性自适应励磁控制器设计

设计了一款最优非线性自适应励磁控制器(Optimal Nonlinear Adaptive Excitation Controller,ONAEC)用于多机电力系统以提升系统故障恢复能力。首先,通过一个高增益扰动观测器(High-Gain Perturbation Observer,HGPO)对由发电机的非线性、不确定性、未建模动态等效聚合而来的扰动进行实时快速估计。随后,该扰动由ONAEC进行在线完全补偿并通过改进樽海鞘群算法(Modified Salp Swarm Algorithm,MSSA)获取其最优控制参数。另外ONAEC具备结构简单、易于实现等优点,且仅需测量发电机功角一个状态量便可实现全局一致的控制性能。最后,进行了两种算例研究,即标称模型以及参数不确定下的三相短路。其仿真结果表明,与比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制和反馈线性化控制(Feedback Linearization Control,FLC)相比,ONAEC能在各种工况下实现最佳的动态性能,有利于系统受到较大扰动后快速恢复稳定运行。

基于HGDOB与RBFNN的回转支承试验台液压加载控制方法

以回转支承试验台为研究对象,基于高增益扰动观测器(HGDOB)与径向基函数神经网络(RBFNN)提出了回转支承试验台液压加载控制方法。对控制对象——单出杆油缸与伺服阀进行数学建模,应用径向基函数神经网络对模型中油缸的非线性摩擦进行逼近,应用高增益扰动观测器对外部扰动和噪声进行观测,进而提高系统实际输出的加载力逼近期望输出的性能。通过Matlab/Simulink软件对所提出的回转支承试验台液压加载控制方法进行仿真分析,确认这一方法提高了控制器的动态跟踪与抗干扰能力,具有实用价值。

带时变通信时间延迟的卫星编队姿态协同自适应L_2增益控制

针对卫星编队姿态协同分布式控制问题,提出一种基于Lyapunov方法的编队飞行协同控制策略。首先,考虑到实际编队飞行中星间通信存在时变时间延迟及模型不确定问题,结合变结构控制的思想设计一种针对时滞系统稳定性分析的Lyapunov函数,从而由直接Lyapunov方法得到可对模型参数进行估计的自适应分布式姿态协同控制器,并论证其构成的闭环系统的稳定性。其次,考虑到外界干扰对系统的性能输出影响,利用L2增益耗散不等式重新设计控制器参数,使系统满足L2增益稳定的条件。该控制器不仅能够克服星间时变通信时间延迟对编队卫星姿态协同带来的影响,使编队卫星达到姿态的协同跟踪,同时还能抑制外界干扰对系统输出的影响,使闭环系统满足整体编队输出性能指标要求。最后,将提出的算法应用于双星编队姿态协同控制问题,仿真结果表明该方法具有可行性、有效性及潜在的应用前景。