一种智能快速比例积分控制器的设计

采用常规比例积分PI控制算法的系统难以实现快速响应性能,综合最大值控制、PI控制、分段控制及专家控制的优点,设计了一种智能快速PI控制器。仿真研究表明,这种控制器能在被控对象模型参数或外界环境发生变化时,运用专家知识自动调整控制器的算法和参数,使系统既可快速响应,又无太大超调,还具有较强的自校正性能。

基于遗传算法优化的深度强化学习-PI空气舵伺服系统控制策略

针对传统比例积分控制难以选定控制性能更好参数的问题,以空气舵伺服系统为研究对象,提出了一种基于遗传算法优化的强化学习-PI的控制方法。首先,建立了空气舵伺服系统的数学模型;然后,采用遗传算法优化了PI控制器的初始参数;采用深度确定性策略梯度算法对当前PI控制器进行了实时整定,从而实现了对空气舵伺服系统进行位置指令控制的功能;最后,在Simulink中通过仿真分析,对所采用的方法应用于空气舵伺服系统的效果进行了验证。研究结果表明:改进的算法在参数摄动时,具备一定的在线稳定性;在空载情况下,所需要的调节时间要小于遗传算法-PI、DDPG-PI与传统PI算法,至少缩短了20%;同时,在负载情况下,相比其他3种方法,改进算法的波动幅值与负载结束后回到稳态时间至少缩短了15%,证明了所使用方法在空气舵伺服系统里的有效性。

单相并网逆变器准比例谐振控制器的设计

针对光伏并网逆变器的比例积分(PI)控制器存在稳态误差,抗电网干扰能力差的问题,提出了一种准比例谐振(PR)控制策略,利用其在谐振频率处增益无穷大的特点,消除稳态误差,提高抗干扰能力同时设计了准PR控制器的参数。仿真结果验证了所设计的准PR控制器能实现系统电流无误差跟踪,具备抗电网干扰能力。

单相并网逆变电流分数阶PI控制策略研究

并网发电系统中,逆变器输出的并网电流易受到电网电压周期性扰动等非线性因素干扰,导致并网电流波形畸变;建立单相光伏并网逆变控制系统模型,设计一种逆变电流分数阶PI(PIλ或FO-PI)控制器,根据控制系统的频域特性,确立控制器的比例、积分系数及积分阶次与系统性能指标的关系;在整数阶PI控制器和分数阶PI控制器的分别作用下,对系统的动态和稳态性能、抗干扰性及并网逆变特性进行仿真对比,并应用快速傅里叶变换(FFT)对系统各自的逆变并网电流质量进行了分析;仿真结果表明,分数阶控制系统在满足各项稳态性能指标的同时,降低了并网电流谐波总畸变率(THD),并提升了系统的动态性能和抗干扰能力。

基于模糊单神经元PI的微电网频率自适应控制

在采用下垂控制策略的传统微电网中存在母线频率随负载增大而下降的问题,为确保母线频率不偏移标准频率,需要采取频率恢复控制策略。目前实现频率恢复的常用方法是基于比例-积分(PI)的控制策略。由于微电网网络结构和系统参数存在变化,PI控制可能无法满足频率控制快速响应、恢复的需求。为解决该问题,文中提出在第二层控制微电网中央控制器中使用单神经元自适应PI控制算法作为频率恢复算法,实现频率无差控制。为进一步增强系统的鲁棒性、加快频率的恢复,使用模糊控制器对单神经元PI控制器的神经元比例系数进行在线优化,并通过仿真与固定神经元比例系数的单神经元自适应PI控制进行对比,证明了所提改进控制策略可改善频率恢复控制的暂态性能,加快微电网的频率恢复。

基于位置内环控制的电子机械制动系统制动力控制策略研究

本文针对轨道交通用电子机械制动系统的精确力控问题,研究了电子机械制动系统的高动态、高可靠控制方法,基于该制动系统的结构特征和数学模型,提出了一种四闭环制动力控制策略。首先,基于力控制理论建立了系统制动力闭环控制策略,所提出的四闭环制动力控制指力闭环、位置闭环、速度闭环以及电流闭环,使用经典控制理论分析方法,与传统两闭环力控制的控制方法进行了对比。然后,基于线性仿真模型与联合仿真分别对两种控制方法进行了对比,线性仿真与联合仿真表明,四闭环制动力控制的控制方法提高了系统制动力响应的快速性与稳定性,所提出的方法提高了系统的安全性与可靠性。本文所提出的控制方法得到了实验验证。

基于定子绕组温度感知与模糊PI策略的感应电机矢量控制方法

为安全提升感应电机短时过载能力,提出了一种基于定子绕组温度感知与模糊策略的感应电机矢量控制方法。与传统绕组温度感知的矢量控制方法相比,该方法利用模糊PI策略控制绕组温度,再通过温度控制结果实时修正电机转矩电流分量,并搭建了电机试验平台,测试结果表明所提方法能够进一步提升感应电机的短时过载能力和热安全性。

基于二自由度PID的三相PWM整流器调压改进策略

基于前端电压源型整流器(voltage source rectifier,VSR)与后端电压源型逆变器(voltage source inverter,VSI)级联的VSR-VSI双三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变换器已在电梯能量回馈系统中得到广泛应用,但前端三相VSR采用传统比例积分(proportional integral,PI)双闭环控制结构通常存在中端直流母线电压无法兼顾抗干扰性和跟踪性的问题。为此,文中提出一种基于二自由度比例积分微分(proportional integral differential,PID)的三相PWM整流器调压改进策略。首先,阐述基于VSR-VSI双三相PWM变换器级联系统的结构和工作原理,并给出前端三相VSR的传统PI双闭环控制方案及其参数设计过程,分析该方案不能兼具良好的抗干扰性与跟踪性的原因。在此基础上,给出基于二自由度PID的前端三相VSR直流调压优化策略及其参数设计方法。最后,利用软件仿真与实验测试对比结果共同验证了所述三相PWM-VSR直流调压改进策略的有效性与优越性。

单相光伏并网逆变器电流控制方法研究及分析

针对并网逆变器的电流控制方法进行了分析研究,通过分析,采用了一种带电网电压前馈和准PR控制的双电流环控制方法,并就其关键的比例谐振控制(PR)进行了理论分析和参数设计。为分析该方法对抑制谐波,改善电能质量的作用,建立了并网逆变器控制系统仿真模型,并通过仿真试验,分别研究了在电网正常、电网电压突变、电网含低次谐波3种情况下比例积分(PI)控制和PR控制方法的控制效果,对于研制单相光伏并网逆变器控制系统具有一定参考价值。

基于重复控制的DSTATCOM补偿电流控制

针对配电网负载多样、谐波污染严重的情况,为提高配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)的无功补偿性能以及低次谐波抑制能力,提出比例积分(PI)与重复控制相结合的电流控制策略,利用PI控制器低频段优越的动态性能和鲁棒性,快速补偿基波无功,并利用重复控制器对周期信号的高跟踪精度,修正PI的谐波跟踪误差。频率特性分析表明,该控制策略可以有效消除传统PI控制在中频段的相位滞后,提高谐波补偿精度。为了提高装置补偿的灵活性和稳定性,通过谐振控制器构造带通滤波器,进行指令选择性提取,针对性补偿危害严重的特征次谐波,并避开系统谐振频率。实验结果验证了所提出控制策略的有效性。

离散制造系统在制品库存控制研究

研究SPC&PI集成控制策略在离散制造系统在制品库存控制中的应用。分析SPC&PI集成控制的实施步骤,建立SPC&PI集成控制模型,实现对离散制造系统在制品库存的实时控制。仿真结果表明,当在制品库存均值出现移动和漂移两种偏差下,SPC&PI集成控制效果要优于单独的PI控制。

基于双闭环控制的配电网单相接地故障有源消弧方法

阐述了配电网单相接地故障有源消弧机理,提出了一种基于双闭环控制的有源消弧方法,在配电网发生故障时,通过向中性点注入可控零序电流,控制故障相电压为零,实现故障消弧。该方法由中性点电压外环和输出电流内环构成,外环输出结果作为内环的参考信号,分别以比例—谐振(PR)和比例—积分(PI)作为控制器,并分析了内外环控制器的稳定性。仿真和实验结果表明该方法具有良好的稳态和动态性能,无需测量配电网电容电流等阻抗参数,能实现故障点电流的快速、高精度抑制。

考虑电能质量优化的MMC-SST输入级控制策略

针对配电网中固态变压器(SST)网侧电压三相不平衡以及谐波污染时,电流负序分量激增影响网侧电流波形质量进而危及系统正常运行等问题,文中在SST输入级提出了一种可有效抑制电流负序分量的新型双序控制策略。首先介绍了模块化多电平变换器型固态变压器(MMC-SST)的运行原理及输入级数学模型,采用改进型二阶广义积分-正交信号发生器(SOGI-QSG)对网侧电压、电流等电气量进行正、负序分量的分离与提取。引入正交中间变量建立比例复数积分(PCI)控制器的数学模型,并在两相静止坐标系(αβ坐标系)中的正、负序模型下提出一种基于PCI的新型双序控制策略,对网侧电流的正、负序分量进行分序控制。最后,在Matlab/Simulink中搭建MMC-SST仿真系统,并与传统的比例积分(PI)控制、改进的PI双序控制进行对比,结果验证了所提基于PCI的双序控制策略的可行性与优越性。

滑模控制的PMSM调速系统抗负载性能研究

针对永磁同步电机(PMSM)调速系统在突加负载时产生的抖动现象,基于矢量控制的电机调速系统,设计了一种将永磁同步电机速度环上用滑模控制代替传统比例积分(PI)控制的新方法;建立了这两种控制方法的Matlab/Simulink仿真模型,同时搭建了永磁同步电机的负载试验台。结果表明:改进的滑模控制方法在电机突加负载时,电机转速恢复稳定值时间比PI时减小了83%;在恢复稳定转速后,采用滑模控制比PI控制的电机转速稳态误差减少了90%;验证了所提出的滑模控制方法具有较强的抗负载能力,很大程度上改善了电机的响应速度。通过试验研究分析,得到了PI控制的转速偏差大于滑模控制的转速偏差的试验结果,进一步验证了在电机达到稳定状态突加负载后,滑模控制的永磁同步电机具有良好的抗负载性和系统稳定性。

微纳操纵成像系统的线性自抗扰控制器设计

针对比例积分(PI)控制微纳操纵成像系统存在控制精度低、抗干扰能力弱等问题,提出了一种基于线性自抗扰的控制方法。该文分析了微纳操纵成像系统的结构及数学模型,并设计了线性自抗扰控制器,利用所得模型的参数,确定带模型信息的线性扩展状态观测器的部分参数和PI控制器的参数。在Matlab/Simulink中搭建控制器模型,并进行仿真实验的对比。结果表明,该研究与传统PI控制相比,具有控制精度高,抗扰能力强等特点,有效改善了系统的性能。

无刷直流电机闭环控制器设计

针对无刷直流电机(BLDC)控制系统存在的参数优化困难、输出速度曲线的暂态响应时间长的问题,论文提出将遗传算法应用于无刷直流电动机比例积分(PI)控制器的参数优化设计方法。该研究首先定义并概念化具有时延条件的PI控制器。然后描述一种GA方法和将PI控制器结合到数字信号处理器平台上控制BLDC电机的方法。通过实验表明,基于遗传算法的PI控制器设计的时间响应优于标准PI控制器设计的时间响应。

基于前馈解耦的交直流混合微电网双向AC-DC变换器控制策略研究

作为交直流混合微电网的重要器件,双向AC-DC变换器能够实现能量的双向流动,满足混合微电网中负载波动对电能的需求,可平衡交直流母线电压。但双向AC-DC变换器的控制系统具有时变性,且非线性和耦合性较强,控制复杂,需要解决控制量间的耦合问题。本文针对这一问题展开研究,首先介绍混合微电网系统的结构,并建立双向AC-DC变换器数学模型;然后针对双向AC-DC变换器,采用交流侧电压前馈解耦方案,设计控制器并分析比例积分(PI)控制策略的稳定性;最后基于Matlab/Simulink建立系统仿真模型,以验证所提控制策略的可行性。仿真结果表明,前馈解耦控制策略下的双向AC-DC变换器具有快速的动态响应和良好的抗负载扰动性能。

并网逆变系统的复合控制技术研究

LCL型并网逆变系统已成为消除高次谐波的重要拓扑结构,成为国内外学者的研究热点。在拓扑结构和调制策略确定的情况下,对系统的解耦控制成为系统稳定性与性能好坏的决定性因素。论述传统单一控制策略在LCL型并网逆变系统的局限性、复合控制策略的优势及2种复合控制的不同组合方式的优缺点。对并联复合控制——比例积分控制(proportion-integral,PI)+重复控制(repeat-control,RC)的内在控制机制进行分析,通过调节PI控制的参数降低耦合程度对系统的影响。

肝肿瘤温控射频消融温度分布的有限元建模

为了提高肝肿瘤射频温控消融温度分布的预测精度,建立了具有比例积分(proportional integral,PI)反馈控制器的射频消融温度分布仿真模型,并且研究了有限元模型中不同传热方程(Pennes和Hyperbolic生物传热方程)对温度分布的影响.首先,利用单电极热消融仪对离体猪肝进行温控射频消融实验,电极针尖稳态温度设定为90℃,消融时间为600 s,并利用测温针获得各测温点的热消融数据.然后,建立具有PI控制器的肝肿瘤温控射频消融有限元模型,其中PI控制器通过反馈调节电压源来使针尖温度与实测数据保持一致,传热方程分别采用基于非傅里叶传热规律的Hyperbolic方程和基于傅里叶传热规律的Pennes方程,生物组织电导率和导热率选用温度依赖性函数.最后,通过仿真温度和实测温度进行对比验证.结果表明,相比于Hyperbolic方程,采用Pennes方程的仿真模型具有较高的精度,各测温点的仿真温度与实验结果之间的标准偏差、平均误差和最大误差的均值分别为0. 78、1. 46、2. 90℃.因此,基于PI控制器和Pennes生物传热方程的肝肿瘤温控射频消融有限元模型能够有效地预测热消融温度.

单闭环单相PWM逆变系统的Saber仿真实验

研究了一种采用闭环控制的逆变系统。该系统以单相全桥电压型逆变电路作为被控对象,将逆变电压瞬时值输出作为反馈,构成电压PI控制的单闭环结构。建立了逆变系统的主电路和控制电路Saber仿真模型,并对比分析了不同PI参数控制下的逆变输出电压和给定电压仿真波形。仿真实验结果表明:PI控制对逆变系统具有很好的控制效果。