数控压机伺服控制系统复合控制器I-ABC与PID优化

为了提高数控压机伺服控制系统的控制精度,针对伺服控制系统运行控制过程构建数学模型,在人工蜂群算法基础上融入了云分析模型,之后采用改进人工蜂群算法(Improved Artificial Bee Colony,I-ABC)调节比例-积分-微分(Proportional Integral Differential,PID)参数,建立了一种复合控制方法。研究结果表明:以I-ABC进行PID控制时,可以使幅度差降低到0.4%,相位差基本在-0.54°之内,系统加载精度也获得了明显提升,表现出了更优的跟踪性能。以I-ABC进行PID控制时,能够对多余力起到明显抑制作用,响应速度也获得明显提升,可以有效满足系统的准确控制要求。在系统内加入干扰信号,引入I-ABC实施PID调节可以减小系统超调量,还可以获得更短调节时间,使系统获得更强抗干扰性能。

海上风电-柔直送端系统频率控制研究现状及建议

海上风电通过柔性直流远距离输送是大规模开发远海风资源的重要手段,然而风电的低惯性、波动性及电力电子化系统动态易对送端系统及其接入电网的频率稳定产生重大挑战。为应对海上风电并网频率稳定问题,提升海上新能源电源频率支撑能力,本文对海上风电-柔直送端系统的频率控制研究进行系统论述。首先,明确了该系统的基本结构和频率控制要求;其次,从风电机组侧、柔直换流站侧和风电-柔直双侧协调控制三方面,总结已有基于下垂控制及虚拟惯量控制的跟网型控制策略或基于虚拟同步机控制的构网型控制策略,比较有储能或无储能情况下海上风电场控制方式,介绍基于通信或直流电容电压控制、辅助直流电压控制等非通信手段的换流站控制策略和风电-柔直协调控制策略,分析了各控制策略的特点;最后,从参数设计、协调控制及储能配置等方面探讨了已有控制策略面临的问题及挑战,并给出了综合自适应参数体系、多时间尺度分区协调控制和分散式储能等潜在改进思路及建议。

永磁伺服系统转速跟踪控制与数据驱动的参数设计方法

在永磁伺服控制系统中,传统的转速控制策略在低频段存在幅值与相位偏差问题,降低了转速跟踪控制精度。为解决该问题,该文提出了一种高精度的转速跟踪控制策略与数据驱动的参数设计方法。主要思路是在转速控制环节串联一个滞后-超前补偿器,用以校正低频段的幅值与相位;以低频段补偿后的幅值及相位误差最小为优化目标,同时约束补偿器在全频带范围内的最大幅值增益和相移,设计了一种数据驱动的补偿器参数优化方法,并对补偿后控制系统的性能进行了分析评估。实验结果表明,基于实验数据所设计的补偿器在转速指令频率小于1 rad/s的低频段区间内,转速跟踪误差小于2 r/min,相较于传统方法控制精度显著提升;在跟踪转速阶跃指令时,该文方法和传统方法的控制效果相当,这说明该文方法在改善低频段跟踪性能的同时,保持了控制系统在中高频段原有的幅频和相频特性。

计及多点电池储能系统的电网二次调频协同控制

在“碳达峰•碳中和”国家能源战略变革背景下,大规模可再生能源的加速并网加剧了电力系统对于快速调频资源需求的迫切性,如何充分发挥以电池储能系统(battery energy storage systems,BESS)为代表的新型快速资源在电网调频中的作用是解决该问题的关键。首先,为满足电网各类型调频资源在自动发电控制(automatic generation control,AGC)系统中的接入监视与分类决策需求,提出“域-群-机”三级控制模型架构;然后,从BESS的荷电状态(state of charge,SOC)主动管理出发,提出基于改进的动态调频容量(dynamic available AGC,DAA)的多元集群协同控制策略,以及引入SOC影响因子的多点BESS功率分配策略;最后,结合实际电网的持续扰动工况及模拟跳机扰动工况进行仿真分析,验证了文中所提控制策略的有效性。文中所提策略不但可以显著改善各单点BESS的SOC一致性,而且能够提升电网调频品质。

电液伺服系统位置-压力主从控制方法研究

基于主从控制理论提出一种新的阀控缸电液系统位置和压力主从控制方法。建立阀控缸系统位置传递函数后,将液压缸两腔的压力动态变化信号应用位置-压力转换公式转换为位置信号,再将转换的位置信号叠加到电液伺服系统的主位置闭环内,以实现阀控缸系统位置和压力的主从控制。通过在MATLAB/Simulink中搭建的仿真模型,仿真分析该方法的控制效果,结果表明该控制方法正确可行。通过分析现场样机矫直钢板时液压缸的位置和压力信号,证明电液伺服系统位置-压力主从控制方法可以实现位置、压力不同变量的在线主从控制,提高了系统的响应速度和控制精度,为其他电液伺服系统的设计研究提供理论基础。

基于反步自适应的多余度电静压伺服系统容错控制研究

为满足运载火箭高可靠性应用需求,针对多余度电静压伺服系统(Electro-Hydrostatic Actuator,EHA)提出了基于反步自适应的容错控制策略,建立了数学模型及状态空间方程,采用动态面方法降低了算法复杂性,实现了在冗余动力通道局部失效工况下的主动容错控制,进行了仿真分析和试验验证。结果表明,相比于非线性PID控制,基于反步自适应容错控制策略可显著降低系统在一路动力通道失效工况下的跟踪误差,提高系统控制性能,为未来工程应用奠定基础。

考虑多约束条件下的电-氢-化耦合系统控制方法

在电-氢-化耦合系统中,电解水制氢装置在消纳风、光等可再生能源或参与电网平衡调控的同时,其变负载运行需满足多约束条件,以保证系统各环节安全稳定运行。针对电-氢-化耦合系统中各环节存在的耦合作用关系,详细介绍了系统核心环节——电解水制氢系统的模型,并提出一种考虑各环节多约束条件下的系统控制方法。对兆瓦级碱性电解槽的模型进行详细分析,包括电化学模型、热力学模型等,同时建立辅助设备压缩机、储氢罐的数学模型;综合考虑电解槽温度、电解槽压力、储氢罐压力、下游煤化工环节用氢等约束条件,提出电解水制氢系统的控制策略。基于MATLAB/Simulink搭建电-氢-化耦合系统的仿真模型,并通过RT-LAB半实物仿真平台,在不同的电网功率指令下,对电-氢-化耦合系统的运行特性进行深入研究,并对所提控制策略的控制效果进行验证。

基于西门子S7-1500 PLC的电液伺服控制系统设计

电液伺服控制系统是一种常用的工业控制系统,通过伺服元件连接和放大电气信号和液压信号控制工业负载。文章以工业机械手为例,探讨基于西门子S7-1500可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)的机械手电液伺服控制系统替代传统的模拟控制器,旨在实现实时工业监控,降低功耗。

S7-200 PLC在伺服电机位置控制中的应用

为了探究如何更方便、准确地实现位置控制,确保其位置控制的精度,探讨了基于西门子S7-200系列PLC和Copley系列伺服系统的位置控制方法。通过介绍系统软硬件构成及其特点,详细论述了PLC系统通过高速脉冲输出、EM253位置控制模块以及自由口通信这三种方式控制伺服电机,以实现绝对运动、相对运动等;同时对它们进行了一系列的比较。实验证明,三种控制方式各有其不同的应用场合,对类似的工业控制具有一定的借鉴参考意义。

电-气互联综合能源系统安全分析与优化控制研究综述

综合能源系统为提高能源利用效率、多能互补及构建低碳可持续能源系统奠定了基础,然而值得注意的是,深度耦合的多能源系统亦面临着不可忽视的运行风险,尤其当耦合系统之间缺乏有效的协同安全控制策略。鉴于此,综述了电-气互联综合能源系统安全分析与优化控制研究,介绍了电-气互联综合能源系统稳态与暂态潮流模型,包括非线性、线性及凸松弛模型;介绍了电-气互联综合能源系统安全分析研究,包括状态估计、安全评估、可靠性分析及韧性分析;介绍了电-气互联综合能源系统优化控制研究,提出了多时段滚动预防与校正控制模型;展望了电-气互联综合能源系统安全分析与优化控制未来可深入研究的方向。

金属带式无级变速器电-液控制系统的研究

本文分析研究了金属带式无级变速器的控制原理和控制方法,设计了用于研究无级变速器匹配规律的试验系统。通过对几种典型工况的性能试验测试的结果表明,所设计的电-液控制系统能够满足无级变速器的控制要求。

滑模预测离散变结构控制用于船-舵伺服系统

提出基于滑模预测思想的离散变结构控制设计新思路,以不确定系统的名义模型作为滑模预测模型,以理想趋近律作为参考滑模轨迹,将预测控制中滚动优化、反馈校正的思想引入离散准滑模变结构控制系统的设计。将理论成果应用于船一舵伺服系统设计了航向自动舵,仿真结果表明,该文方法可有效消除抖振现象,设计的航向控制器可以快速准确地跟踪设定航向,并且能够有效抑制参数摄动和外界风浪干扰对船舶运动的影响,具有很强的鲁棒性。

考虑关键故障筛选的电-气互联综合能源系统混合控制方法

电网与气网耦合日益加深,分析电网或气网故障对电-气互联综合能源系统安全稳定运行的影响具有重要意义。在此背景下,计及电-气互联综合能源系统的互补特性,提出一种考虑关键故障筛选的混合控制方法。该方法为一种迭代算法:主问题针对预想故障集中的关键故障集,提出最优预防控制策略;子问题基于主问题控制策略,针对预想故障集中关键故障外的其他故障进行优化校正,并根据切负荷阈值筛选出其中关键故障添加至关键故障集。最后,以IEEE24节点电力系统和25节点天然气系统为算例,验证了所提算法的有效性。

零航速减摇鳍永磁同步电机伺服系统广义预测控制

为提高系统的可靠性,探索了电伺服系统在零航速下减摇鳍上的应用,并根据减摇鳍的负载特性选择了驱动电机的种类。由于零航速减摇鳍的工作环境和负载特性比较复杂,为提高电伺服系统的动态性能和对参数扰动的鲁棒性,建立了永磁同步电机传动系统的受控自回归积分滑动平均(controlled auto regressive integrated moving average,CARIMA)模型,实现了电伺服系统的广义预测控制。由于浪级较高时电机驱动能量不足,所以对伺服系统输入输出的约束条件进行了分析,在此基础上提出了一种考虑约束的改进控制算法。仿真结果表明,广义预测控制器能够改善伺服系统的动态性能,提高零航速减摇鳍的减摇效果。

光电测微系统中的聚焦伺服控制

介绍了光电测微系统的基本原理及其构成,分析了该系统的关键环节即聚焦伺服系统,建立了音圈电机的数学模型。在此基础上,详细介绍了采用PID校正网络提高系统的稳定性和响应速度的方法,并用Matlab进行仿真,仿真效果令人满意。

专家-模糊滑模变结构控制伺服系统的研究

根据离散滑模控制理论和专家、模糊控制理论，针对矢量控制的交流伺服系统，设计了一种离散专家－模糊滑模控制器，即在离散滑模控制器后加一个积分环节再与专家模糊控制器相结合，有效地削弱了单纯滑模变结构控制系统的“抖振”．可见，由该离散专家模糊滑模控制器构成的交流伺服系统，具有良好的快速性和抗负载扰动、参数摄动的鲁棒性．

拖拉机电-液悬挂系统耕深自动控制的研究

介绍拖拉机电-液悬挂系统的结构及工作原理,建立该系统数学模型,并对该液压悬挂耕深自动控制系统进行了位置控制、牵引力控制和力位综合控制的试验研究,实现了拖拉机电控液压悬挂系统的耕深自动控制。

纯电动汽车电-液复合制动系统控制算法的多边界条件优化设计

根据纯电动汽车动力系统的特点,提出电-液复合制动系统控制算法的多边界条件优化设计方法。基于对制动强度需求、ECE法规和电机/蓄电池特性等多边界条件的分析,得出制动力分配比例的合理取值范围,以此为基础,提出根据制动强度需求和不同附着系数路面的使用频率等因素确定前后轴制动力分配系数的方法。仿真分析验证了制动力分配算法的有效性和合理性。

基于EtherCAT的高性能伺服电机组的现场总线控制系统研究

随着工业生产设备向着系统化、规模化的方向发展,基于工业以太网的运动控制系统在一些数控系统中得到了很广泛的应用。德国BECKHOFF公司推出了工业以太网总线Ether CAT技术,因为其配置简单、通信速度快、通信量大等各种优点,目前在很大程度上成为研究的热点。本文在对Ether CAT总线技术进行一定的研究的基础上,设计了机遇Ether CAT总线的高性能伺服电机组的现场总线控制系统,经过系统实际运行测试,取得了较好的效果。

电-液伺服机构参考模型自适应控制实验研究

针对电-液伺服机构时变性、非线性的特性,采用参考模型自适应控制,并进行了计算机仿真,再现了系统单位阶跃响应和系统的跟踪性能。仿真结果表明:采用参考模型自适应控制的电液系统具有良好的动态性能。