基于控制自由度组合的多电平逆变器载波PWM控制方法

提出了控制自由度组合的思想,利用多电平逆变器中多个控制自由度及其相互组合,以系统的性能指标优化为目标,提出了两种新型的具有实际意义的多电平逆变器载波PWM控制方法。为了验证所提出的控制自由度组合的思想和新型的PWM控制方法,对二极管箝位型三电平逆变器和五电平逆变器进行了仿真和实验研究。结果表明,文中两种新型的PWM控制方法在低调制度下具有比常规的多电平PWM方法更优越的谐波特性或更高的直流电压利用率。

基于控制自由度组合的多电平PWM方法及其理论分析

利用多电平逆变器载波之间在竖直方向的位移和水平方向的位移这两个自由度,从理论上进一步研究了二极管箝位型多电平逆变器的三类新型PWM方法:COPWM-A、COPWM-B和COPWM-C。通过双重傅立叶变换及其相关性质,理论上定量分析和计算了三类调制方法输出电压的谐波分量。根据COPWM-A、COPWM-B和COPWM-C三类调制方法线电压的谐波分量理论表达式,可以得出三类调制方法的理论频谱,并给出了三类PWM方法的特点。通过对三类PWM方法谐波性能的比较,得出了COPWM-A调制方法输出线电压的谐波性能最优的结论。根据线电压的谐波分量理论表达式,获得了载波之间竖直方向的交叠量、幅值调制度和多电平逆变器谐波性能指标之间的规律。

综合能源系统控制自由度指标及其对经济调度的影响

综合能源系统通过多能流耦合转化,向用户提供多样化的能源供给服务。相比传统的独立供能系统,综合能源系统具有更大的控制自由度。针对如何衡量系统的控制自由度这一问题,首先提出了表征多能流相互转换能力的可转换性指标,以及表征用户侧选择能源空间的可替代性指标,并给出了这两个指标的计算方法。其次,考虑控制自由度对于综合能源系统优化运行的影响,建立了冷-热-电-气综合能源系统的经济调度模型。最后对算例进行仿真分析,结果证明提高综合能源系统的可转换性和可替代性两个控制自由度指标可以降低系统的经济调度成本。

基于控制自由度的多电平载波PWM技术的改进

常用的多电平载波PWM技术,包括三角载波垂直分布技术和三角载波水平移相技术,这两种技术的优点是算法简单,实现容易,电子器件开关频率低。缺点是对载波的频率要求较高,THD较高。本文基于控制自由度对这两种技术进行了改进,通过MATLAB仿真电路验证了改进技术的优越性。

图腾柱功率因数校正器的二自由度控制分析

TPFC一般采用一自由度输出电压控制,在负载变化时输出电压动态特性较差,且启动过程存在明显超调。本文在推导TPFC双闭环控制结构基础上,引用了负载电流前馈控制和输出电压反馈补偿控制,构成两种二自由度(2DOF)控制结构。仿真分析表明,负载电流前馈型2DOF控制可以有效抑制负载变化引起的输出电压波动,但启动过程超调明显;输出电压反馈补偿型2DOF控制可以实现输出电压无超调启动,但是抑制负载变化的能力较差;综合负载电流前馈型和输出电压反馈补偿型的2DOF控制获得满意的输出电压控制效果,表现为启动过程无超调和变载过程无波动。

基于谐振改进型单自由度自抗扰控制器的PMSM转速波动抑制策略

高性能系统期望电机输出平滑且稳定的转速。然而,永磁同步电机驱动系统的转速环遭受多源扰动影响,导致电机输出转速呈现非周期和周期波动。为了抑制转速环中多源扰动,该文提出一种谐振改进型单自由度自抗扰控制器(active disturbance rejection controller,ADRC)。单自由度ADRC保留了传统ADRC对非周期扰动的抑制能力。在此基础上,该文采用准谐振控制器拓展单自由度ADRC观测器在特定频率处的带宽,以进一步提高单自由度ADRC对周期扰动的抑制能力。因此,所提方法可以同时抑制转速的非周期和周期波动进而提高转速的控制性能。此外,该文利用Nyquist稳定判据分析所提方法的稳定性。最后,通过实验验证所提方法的有效性。

基于负载观测器的永磁同步电机二自由度控制

针对永磁同步电机控制系统,为减小速度环采用传统PI控制时速度的超调量和提高系统的抗负载扰动性能,提出对速度环控制器采用二自由度控制的方法。为进一步提高系统的抗负载扰动性能,设计了降阶负载转矩观测器,并将估测出的转矩值转化为补偿电流引入到二自由度控制的输出端,从而补偿负载转矩变化等扰动因素的影响。仿真结果表明,对速度环采用二自由度控制方法可以有效减小速度的超调和提高系统的抗负载扰动性能,利用文中观测器可以准确地估算出负载转矩变化并实现对参考电流的有效补偿,系统的抗负载扰动性能得到了进一步增强。

液压驱动冗余振动台自由度控制及内力协调

振动台是一种对高层建筑、大型桥梁和基础设施等大型结构进行抗震性能试验的重要设备。为了提高振动台有效载荷,以便进行大尺寸或全尺寸结构试验,振动台通常采用液压驱动冗余并联机构。首先根据液压驱动冗余振动台机液作用机理,建立了冗余振动台的整体机液动力学模型,并提出一种适用于液压驱动冗余振动台的自由度控制结构。之后,针对冗余驱动内力耦合问题,采用基于雅克比矩阵伪逆的内力协调控制方法,协调控制各激振器间的出力,减少各个激振器间的内力耦合。最后,通过仿真分析,验证了所提出的自由度控制和内力协调控制的有效性。

时滞系统的二自由度控制

针对时滞系统 ,提出了一种二自由度控制方法 .这种方法将 Smith预估控制和内模控制有机结合 ,把系统的目标值跟踪特性和干扰抑制特性分离 ,可以使系统同时获得良好的目标值跟踪特性、干扰抑制特性和鲁棒性 .理论分析和仿真结果表明这种方法的有效性 .

船用两自由度运动平台控制策略研究

一种船用并联平台,具有三个支撑点,液压伺服驱动双缸运动,可以完成横摇和纵摇两个运动自由度.介绍了基于铰点坐标的单通道控制与基于自由度的控制策略,建立了Matlab/simulink仿真模型,对自由度控制效果进行了验证,仿真结果表明基于自由度的控制策略可以保证平台运动过程中两套驱动系统协调运动,有效减少侧倾自由度的耦合输出.

6自由度液压振动台伺服控制策略

为提高6自由度液压振动台的控制精度,详细分析振动台系统的伺服控制原理并给出具体的实现方式。采用自由度合成及分解矩阵实现振动台的自由度独立控制。采用三状态控制器提高振动台系统加速度响应频宽,增强系统稳定性,并给出了控制器参数的计算公式。采用压力镇定控制器削弱系统中各激振器间的内力耦合,减小能量内耗。文末通过试验验证了6自由度振动台伺服控制策略的有效性。

基于改进混合遗传算法的二自由度PID控制器设计与应用

针对一般遗传算法存在的不足 ,提出一种改进的混合遗传算法 ,并将其应用于二自由度 PID控制器参数寻优设计。仿真试验表明 ,所设计的二自由度 PID控制器具有优良的鲁棒特性和抑制外界干扰特性。在仿真转台控制系统设计中获得了良好的控制效果 ,从而说明了该方法的有效性。

时滞系统的鲁棒二自由度Smith预估控制

针对时滞过程控制对象 ,提出了一种鲁棒二自由度Smith预估控制方法。在常规Smith预估控制系统中 ,引入基于内模控制原理的鲁棒控制器 ,构成一种二自由度控制结构 ,能有效地抑制被控过程参数变化和干扰对系统的影响 ,使系统同时获得良好的控制性能和鲁棒性 ,克服了常规Smith预估控制的不足 ,而且控制算法简单 ,便于实际系统应用。

核电蒸汽发生器水位的二自由度内模控制

为了在全工况范围内确保核电蒸汽发生器水位的控制品质,提出了一种二自由度内模控制结构.考虑到蒸汽质量流量波动对水位的显著影响,将前馈环节加入到该控制结构中,以提高系统的抗扰动能力;利用增益调度方法对5个典型工况点的前馈和反馈控制器进行整合,使系统实现良好的全局控制效果.在对控制系统性能进行理论分析的基础上给出了控制器参数的整定准则.仿真结果表明:该方法能够确保系统在各负荷段均具有良好的控制品质,且其整体性能优于自适应神经网络控制(ACNFC)及自整定PID控制.

二自由度控制方法研究

二自由度控制作为一种新型的控制方法,已经在很多工业控制领域中得到了应用。文章阐述了二自由度控制的基本原理及其典型结构,分析总结了近年来二自由度控制方法的研究成果和最新进展,指出了二自由度控制与内模控制,鲁棒控制,智能控制等先进控制方法结合的优缺点,针对二自由度控制方法的发展前景和可能继续深入研究的发展方向提出自己的看法。

带有控制受限的卫星编队飞行六自由度自适应协同控制

针对存在参数不确定性以及干扰的卫星编队飞行六自由度协同控制问题,提出了一种满足控制输入有界的自适应L2增益干扰抑制控制方法.该方法首先在不考虑干扰的条件下,针对卫星编队六自由度协同运动模型存在参数不确定性提出了一种自适应协同控制器;接着,考虑到系统存在干扰,进一步设计了具有L2增益干扰抑制能力且满足输入有界条件的自适应协同控制器.在MATLAB/Simulink平台上进行了仿真验证,结果表明,本文所提出的方法不仅能够对系统不确定性进行有效的自适应估计,还对干扰具备L2增益干扰抑制能力,同时具有良好的过渡品质.

永磁直线同步伺服电机的零相位二自由度H_∞鲁棒跟踪控制

针对永磁直线同步伺服电机(PMLSM)直接驱动伺服系统,提出了一种将零相位误差跟踪控制(ZPETC)和H∞鲁棒控制相结合的二自由度鲁棒跟踪控制策略,以解决系统的快速而精确的跟踪控制性能和抗扰性能之间的矛盾。零相位误差跟踪控制器保证了快速性,使系统实现准确跟踪;而H∞控制器克服了负载扰动等不确定性影响,保证了系统具有较强的鲁棒性能。仿真结果表明,该方案在保证伺服系统的快速精确跟踪性的同时,对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性。

永磁同步伺服电机二自由度控制

为提高永磁同步伺服控制系统的控制性能,针对传统交流伺服电机矢量控制系统中PID控制器不能兼顾跟踪和抑制干扰的缺陷,引入二自由度控制,使伺服控制系统中与指令相关的前馈调整和与外部振动相关的反馈调整可以独立运行,从而使伺服系统获得良好的跟随性能和干扰抑制特性,有利于实现伺服系统的高速化,提高系统的控制精度。通过MATLAB/Simulink仿真验证了永磁同步伺服电机二自由度控制的可行性和有效性,提出了永磁同步伺服电机二自由度控制系统的设计方案。

基于二自由度电流调节的分布式发电系统并网控制技术

提出基于二自由度非正弦电流调节(TDFNSCR)的分布式发电(DG)并网接口控制方案,和传统DG并网接口控制通常采用的正弦电流调节(SCR)方案不同,该方案在正弦电流调节的同时,进行谐波电流调节以改善电网电能质量。通过对DG并网接口控制的Thevenin-Norton等效电路分析得出两种改善电网电能质量的途径,并在此基础上提出TDFNSCR并网接口控制方案,该方案最大特点是既不需要额外的补偿装置(如有源滤波器),也不需要确定谐波源的位置和谐波电流的检测,仅通过DG并网接口处的本地电压信息和适当控制即可实现并网发电和有源滤波的统一优化控制,此外,该方案具有通用性,不仅适用于单相系统,还适用于三相系统。采用Matlab/Simulink对提出的方案进行仿真研究,仿真结果验证了TDFNSCR的有效性。

三相电压型PWM整流器的二自由度I-PD电压控制

伺服电机为负载的三相PWM整流器系统中,传统PI级联控制结构不能兼顾定点跟踪和抗负载扰动。结合二自由度控制理论和整流器运行特点,提出基于I-PD电压控制器的二自由度控制策略。根据整流器dq坐标系下的数学模型,推导出控制器参数选取的步骤和原则。对控制器抗负载扰动性能,以及网侧电压波动对系统的影响进行分析,得出不同参数下的系统稳定界限。给出系统静动态的仿真和实验结果,并与传统控制结构进行静动态性能的对比分析。仿真和实验结果验证理论分析的正确性,表明该控制策略能够有效抑制初始母线电压超调和电流浪涌,加快电流对负载扰动的动态响应速度,提高系统的稳定性,尤其适合在低压大功率的伺服系统中应用。