三自由度直升机模型的无静差跟踪控制

三自由度实验室直升机模型是典型的高阶多输入输出系统,具有较强的通道耦合和非线性特性,其俯仰、倾斜和旋转三轴运动方程,能够部分模拟实际直升机的飞行特性,是控制理论教学和研究的有力工具。采用基于内模原理的无静差跟踪控制方法设计能够同时实现扰动抑制和鲁棒跟踪的无静差跟踪控制器,应用LQR方法设计系统状态反馈增益,将设计的线性解耦控制器应用到原非线性耦合模型上,计算机仿真和实时实验结果表明能够很好的实现轨迹跟踪控制。

电液位置伺服系统无静差跟踪控制研究

针对周期性、多频扰动的电液阀控摆动液压缸伺服系统,设计了一种内模控制器,以取代常规的比例积分微分调节器。对模型准确和有误差的两种情况进行了仿真和实验,表明有内模无静差跟踪控制器使电液阀控摆动液压缸系统能输出准确地跟踪参考输入,有效地消除了外干扰带来的误差,实现了无静差跟踪。该系统对设计时的建模误差和外界干扰都具有较强的鲁棒性。

光伏并网功率调节系统的输出电流无静差跟踪控制

逆变器输出电流的跟踪控制是光伏并网功率调节(PVPC)系统的重点,首先对三相PVPC进行数学建模并分析其动态结构,引出电网电压扰动的前馈补偿策略。然后进一步简化系统的电流闭环,分析PI控制校正技术后,引入无静差的电流跟踪技术,使得系统电流输出实时跟踪并网指令电流,电网电压的扰动影响为零。最后,为了验证提出的控制方案,进行了仿真实验与实验室样机实验,表明了方案的合理性、可靠性和实用性。

基于内膜原理的多轴转向无静差跟踪鲁棒控制

为提高多轴转向车辆跟踪控制精度及其抗干扰能力,提出基于内模原理(IMP)的无静差跟踪鲁棒控制方法。建立多轴转向二自由度线性模型,并基于IMP进行无静差跟踪控制器设计,利用极点配置方法求解控制器;对某三轴转向车辆进行跟踪控制器设计,并和PID控制对比仿真,在一定干扰下,内膜控制跟踪横摆角速度阶跃和斜坡信号的稳态误差均为零,调节时间在0.09 s以内,而PID控制稳态误差最大0.2°/s,调节时间最大为0.6 s。结果表明控制算法能使横摆角速度无静差跟踪参考输入,并具有一定的鲁棒性,且侧偏角响应也得到改善,跟踪效果明显优于PID控制,提高了多轴转向的操纵稳定性和安全性。

一种基于δ算子的自校正零极点配置无静差跟踪控制器

本文首先分析了当采样频率较高时，基于q算子的自校正零极点配置无静差跟踪控制器所面临的问题．在此基础上，给出一种基于δ算子的算法．给出了对比仿真结果．结果显示，在高速采样场合，基于δ算子的算法具有更好的跟踪性能．

双离合器车辆蠕动和起步非线性无静差跟踪控制与仿真

针对湿式双离合器车辆蠕动和起步过程存在的外部不确定扰动,提出了一种非线性无静差跟踪控制方法。首先建立双离合器车辆蠕动和起步过程的非线性动力学模型,并采用反馈线性化方法将非线性动力学模型转化为线性模型;分析了参考信号和扰动信号的结构特点,构建参考信号和扰动信号的不稳定模型,并在此基础上构建无静差跟踪控制系统;采用极点配置技术实现系统的状态反馈控制。通过非线性变换,将线性系统的控制信号转换为原非线性系统的控制信号从而实现非线性系统的无静差跟踪控制;最后通过仿真试验验证了控制算法的有效性。结果表明:提出的双离合器车辆蠕动和起步的控制方法,在不确定外部扰动信号作用下,能够快速实现无静差跟踪控制,且能将扰动引起的最大转速偏差控制在较小的范围之内。

船舶航向无静差跟踪控制系统设计

为了提高航向控制系统适应能力和降低控制器参数设计复杂性,在内模控制的基础上设计了一种专门针对船舶航向控制的无静差跟踪控制系统,推导了控制器参数与闭环系统零极点位置的关系,针对静水域环境下一组航速分别进行了仿真研究,测试了航向控制系统的鲁棒性和机动性能.仿真结果表明本文所设计的控制器达到无静差航向控制,并具有较好的鲁棒性.

一种具有高阶无静差特性的内模控制器

本文在内模控制的基础上提出了一种易于实现高阶无静差的控制结构 ,并对其鲁棒稳定性及无静差跟踪性能进行了理论研究。基于 MATLAB的仿真表明 :双口控制结构可实现对高速度。

基于d-q电流解耦的单相双向AC/DC变换器系统

针对现有的单相双向AC/DC变换器闭环控制策略存在静态误差和控制复杂的问题,此处提出了一种基于正交电流虚构算法的d-q电流解耦控制方法,使系统能实现无静差跟踪。首先分析了单相单级LCL谐振式AC/DC变换器的工作原理,其次构建出交流侧的数学等效模型,根据数学模型引入解耦方程对d-q电流进行解耦。同时,针对d-q变换在单相系统无法直接实现的问题,通过正交电流虚构算法构造出与网侧电流正交的矢量。最后搭建了一台125 W实验样机,验证了所述控制方法能实现无静差跟踪。

三自由度直升机模型跟踪控制

针对三自由度直升机模型中存在的轴间强耦合和非线性的特性,采用系统分解与输入—状态反馈的线性化方法,对非线性耦合模型进行精确线性化处理,实现了系统解耦与线性化,并简化了控制器设计结构。首先应用拉格朗日方法对系统进行力学仿真分析。通过建立直升机的精确模型,将模型分解为两个子系统,利用状态线性化,得到简单的线性系统。分别采用无静差跟踪方法与伺服控制方法设计子系统控制器,改善了系统性能,实现了对参考输入的无静差跟踪。仿真表明,方法提高了系统稳定性,轨迹跟踪效果好。

具有APF功能的分布式光伏并网及其改进控制

提出一种基于改进型比例谐振(PR)控制器的兼顾有源电力滤波器(APF)功能的分布式光伏并网系统控制策略,在静止坐标系下对基波逆变电流以及需要补偿的各次谐波电流进行无静差跟踪,在将光伏系统的电能注入电网的同时改善电网电能质量。对比分析了PR控制器与改进的PR控制器特性,根据改进PR控制器各参数对性能指标的影响,对改进的PR控制器进行参数设计。仿真和实验结果表明所提的改进PR控制器可以使电流环控制器更好地跟踪指令电流,对电网频率波动具有较好的适应性,验证了所采用的控制策略的可行性和有效性。

基于内模原理的多智能体蜂拥编队跟踪控制

对一类具有加权矩阵的扩展蜂拥控制算法驱动下的多智能体的稳态编队存在条件及其暂态/稳态特征进行了说明。基于虚拟领导者-平均值状态方程,给出了其内模补偿增益和镇定反馈增益的设计方法与算法步骤,实现了对多智能体的蜂拥编队形成及其编队轨迹跟踪的多目标控制。提案方法的优势有,编队控制参数和轨迹跟踪控制参数可以分别独立设计;权重矩阵对编队形态可在一定范围内调整。仿真算例验证了提案控制策略的可行性和有效性。

三相电压型PWM整流器不平衡控制虚拟导纳法

输入电压不平衡会导致三相电压型PWM整流器谐波增加、损耗增大,严重时可以烧坏整流器。针对传统的解决方案结构较复杂、运算量大,提出虚拟导纳控制法。根据三相电压型PWM整流器不平衡时瞬时功率平衡理论,找到虚拟导纳这一核心控制量,引入可实现电流无静差控制的广义积分器,形成两相静止坐标系下电流控制简化方法,由此设计了虚拟导纳控制系统。通过Matlab仿真和实验验证表明该控制方法不仅性能稳定,实现三相电压不平衡时电压无波纹控制和实时可控的功率因数,而且不需要对正负序电流进行独立检测,提高了系统的快速性。引入的广义积分器具有的简单离散迭代算法也大幅减少了计算量。

单相并网逆变器的复合控制策略

针对单相并网逆变器在采用比例积分(PI)控制器时不能实现无静差跟踪,且输出滤波电容较大,使得系统不稳定及抗干扰能力差等问题,提出了一种基于准比例谐振(QPR)与PI的复合控制方法,既实现了对并网电流的无静差跟踪,又消除了PI控制引起的相位误差,同时也提高了系统的稳定性。仿真与实验充分地证明了QPR与PI的复合控制方法能够很好地实现电流的无静差跟踪。

带负载电流前馈的VIENNA整流器PR控制

针对三相VIENNA整流器传统PI控制器存在输入交流静差和抗负载扰动动态性能差的问题,提出一种适用于VIENNA整流器的负载电流前馈比例谐振(PR)控制策略。利用PR控制器有效消除输入电压电流相位差,实现无静差跟踪。并在电流闭环外嵌入负载电流前馈补偿环节,将负载扰动信息通过前馈环节直接作用于电流给定,提高抗负载扰动动态调节时间,增强系统抗扰性。并将所提方法与传统PI控制策略进行性能对比测试,实验结果表明所用方法可以有效提高负载扰动下的动态性能和改善输入功率因数。

基于DRNN自整定准PR控制的光伏并网系统研究

以配置LCL滤波器的单相光伏并网逆变系统为研究对象,针对其非线性、时变特性,提出一种基于准比例谐振(quasi proportional resonant,QPR)控制的直流电压外环、并网电流内环和电容电流内环三闭环控制策略,并给出准PR控制器的离散化方法。针对准PR控制器参数固定无法适应电网参数变化,难以达到系统控制性能最优的不足,提出一种基于动态对角递归神经网络(diagonal recurrent neual network,DRNN)自整定准PR控制器并给出其控制算法,DRNN采用基于二阶梯度的递推预报误差算法(recursive prediction error,RPE),其较一阶梯度反向传播算法(propagation,BP)具有更快收敛速度。仿真对比分析和实验结果表明,采用上述控制策略的单相光伏并网逆变系统具有良好的输出电流质量和快速的动态响应性能,可有效避免并网电流谐振并实现并网电流高功率因数。

新型电流控制的并联型有源电力滤波器

并联型有源电力滤波器(SAPF)是一种能有效综合治理电力系统谐波的装置。该文提出的新型指令电流控制算法先后通过数学推理以及模型仿真实验等方法证明该算法能保证预测指令电流的准确度,能提高系统的动态响应能力,能降低线路中电流的畸变率,能提高系统在高频段的动态稳定性能。

基于PR调节器的并网逆变器双闭环控制策略的研究

针对传统PI控制器在跟踪并网逆变器交流信号时存在静差的问题,提出了基于比例谐振控制器(PR)的电网电流外环和电容电流内环的双闭环控制策略,在此基础上对控制系统进行了建模和稳定性分析,并进行了参数的设计,构建了仿真模型对理论分析进行验证。结果表明,此控制策略不仅可以做到对交流信号的无静差跟踪,而且对谐波具有精确的跟踪能力。

天线转角伺服系统控制器的设计对比与仿真

本文根据某天线伺服系统的结构模型,为使系统实现无静差跟踪和较好的抗干扰性能,分别采用调节器的工程设计法设计了PID控制器,以及采用基于内模原理的内模控制器,使用Matlab/Simulink对参考输入信号已知的两种控制器的伺服系统进行仿真对比,得出后者比前者的动态性能均有较大改善,而对于参考输入信号不确定,PID控制器不用重新设计其跟随性能与抗扰性能在一定范围内依然能满足要求,而内模控制器需重新设计。

一种基于光伏并网逆变器的复合控制策略研究

为了解决三相并网逆变器在常规比例积分(PI)控制下交流量会产生静差的问题,提出了一种基于积分(I)+准比例谐振(QPR)复合控制的三环控制策略。并网侧电感电流控制器用I+QPR复合控制器代替常规比例积分控制器,实现并网电流的无静差跟踪,同时采用有源阻尼控制抑制LCL滤波器带来的高频谐振问题。最后,在Matlab/Simulink环境下,设置参数进行仿真,对比常规双环控制和三环控制下的波形,验证了基于该复合控制的三环控制策略的可行性,也验证了所提出的控制策略在实现无静差跟踪方面具有一定优势。