自储能多端背靠背柔直投影自适应指令滤波反推控制

为提高自储能多端背靠背柔直系统控制性能,提出一种自储能多端背靠背柔直投影自适应指令滤波反推控制算法。首先建立系统数学模型,分析系统的工作原理。然后采用反推法设计系统控制器,实现直流电压的稳定和有功无功功率的快速独立控制,同时引入约束指令滤波器来解决反推控制的微分膨胀和控制饱和问题,并设计补偿信号解决滤波器的误差问题,引入自适应投影算子保证系统对不确定参数的鲁棒性,基于Lyapunov稳定性理论设计系统的控制律,提高系统的抗干扰能力,实现整个系统的渐进稳定。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,与传统PID控制算法、指令滤波反推算法进行比较,仿真结果表明投影自适应指令滤波反推控制具有更好的鲁棒性与动态响应性能。

带有指令滤波的电力弹簧系统反步控制

针对新能源发电系统因间接性和不确定性导致的电压波动问题,文中首次将反步控制策略应用于电力弹簧(electric spring,ES)系统,并提出一种带有指令滤波的ES反步控制策略。根据ES的数学模型利用反步法设计控制器,并加入指令滤波器,以解决ES反步控制中的计算膨胀问题,同时设计误差补偿信号,并利用Lyapunov稳定性理论验证系统稳定性。通过仿真模拟新能源发电系统网侧电压波动时,ES对关键负载(critical load,CL)电压稳定的效果,以及不同系统参数对文中控制策略的敏感性分析。与传统的比例积分(proportional-integral,PI)控制对比,CL电压动态响应速度提高0.07 s,CL电压畸变率降低31%,参数敏感性分析中CL电压最大偏差率为0.318%,能承受的最大电压幅值波动范围提高52.9 V。仿真结果验证了文中所提出的控制策略具有响应速度快、谐波含量低、抗干扰能力强的优势。

基于VIENNA永磁风电系统的自适应反推控制研究

针对永磁同步电机存在非线性项的不确定性以及系统参数摄动产生的不利影响,提出一种基于VIENNA永磁风电系统的自适应反推控制策略。采用VIENNA整流拓扑实现整机功率密度的最大化,降低谐波干扰,提升系统的可靠性。通过自适应反推控制得到系统控制律和参数自适应律,解决了系统的非线性,实现了对定子电阻和负载转矩的参数自适应,从而提高了系统的抗干扰能力。仿真结果表明,该控制系统具有较强的鲁棒性。

具有不确定控制增益严格反馈系统的自适应命令滤波控制

针对一类具有不确定控制增益的严格反馈系统,提出一种基于命令滤波反推技术的自适应神经网络控制方法.该方法采用神经网络对系统中的未知非线性函数进行逼近,并引入命令滤波反推技术克服“计算膨胀”的问题.与现有的命令滤波反推控制文献相比,本文通过构造自适应误差补偿系统,同时消除滤波器产生的边界层误差和不确定控制增益对系统性能造成的影响.仿真结果验证了所提控制方法的有效性.

带指令滤波的直驱永磁风机自适应反推积分滑模控制

针对直驱式永磁同步风力发电系统最大功率跟踪问题,提出一种带指令滤波的自适应反推积分滑模控制器。构造了直驱式永磁风力发电系统的非线性模型。基于反推法设计控制器,并引入二阶滑模微分器充当指令滤波器,避免传统反推控制中计算膨胀和控制器饱和问题,并针对滤波误差设计补偿信号。考虑系统运行过程中参数的变化和系统未建模部分的影响,引入投影自适应算法提高系统的动态性能,并确保自适应估计值是有界的。同时为提高系统的鲁棒性,引入积分滑模控制,利用李雅普诺夫方法证明了系统的稳定性。仿真结果验证了所设计控制器的有效性。与传统PI控制、指令滤波反推控制器相比,所设计控制器具有更好的响应速度和鲁棒性。

基于指令滤波与观测器的柔性机械臂跟踪控制

针对复杂工况下单连杆柔性机械臂(single-link flexible manipulator, SLFM)系统的轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于指令滤波与观测器相结合的自适应神经网络控制算法。该算法考虑了SLFM系统的未知外部干扰和未建模动态影响。首先,利用单连杆柔性机械臂机理参数间的物理关系构建了其分数阶动力学模型,通过引入全局坐标变换将其转化为严格反馈控制系统;其次,针对SLFM系统状态不完全可测问题,构建了基于神经网络的分数阶状态观测器,并证明了其有效性;然后,利用观测信息设计了SLFM系统的轨迹跟踪控制算法,同时为了克服高阶求导导致的控制误差,提出了基于指令滤波的反步控制机制。理论分析表明,提出的控制方法可以保证闭环系统信号的半全局一致性与有界性;最后,通过数值仿真验证了所提控制方法的可行性和有效性。

考虑边端效应的直线感应电机投影自适应指令滤波反推控制

针对考虑边端效应的直线感应电机精确位置跟踪问题,设计一种基于间接矢量控制的投影自适应指令滤波反推控制器.首先,给出间接矢量控制下考虑边端效应的直线感应电机模型;其次,运用反推法设计控制器,同时采用限幅的指令滤波器处理反推法中计算膨胀和控制器饱和问题,并对指令滤波器产生的滤波误差设计补偿信号;然后,基于李雅普诺夫稳定性理论设计自适应律,估计直线感应电机控制系统中的不确定参数(移动物件的总质量、粘滞系数、外部的负载扰动),并引入投影算子保证估计值的有界性;最后,将所设计的控制器分别与传统PID控制器、指令滤波反推控制器对比.仿真结果表明,所设计的控制器具有更强的动态性能、抗干扰性及鲁棒性.

机车PMSM牵引传动系统自适应模糊反推滑模控制

为研究电力机车PMSM牵引传动系统带载运行时的转速控制精度,考虑电机转子轴和负载轴所受扰动,建立了PMSM牵引传动系统的数学模型;针对系统中存在的时变扰动,依据非线性观测器设计理论构造非线性扰动观测器对其实际值进行估计,并对估计误差进行自适应模糊逼近;依据Lyapunov稳定性理论,基于微分估计器能够任意精度估计的优点,构造了基于微分估计器的自适应模糊反推滑模控制器。理论分析及仿真结果表明,PMSM牵引传动系统闭环跟踪误差一致有界,扰动观测误差收敛于0。

基于指令滤波的直驱永磁风机自适应有限时间反推控制

为解决额定风速以下直驱式永磁同步风力发电系统最大功率跟踪控制问题,提出一种基于有限时间指令滤波的自适应反推控制器。建立了直驱式永磁同步风力发电系统的动力学模型。引入高阶滑模微分器作为指令滤波器,并设计滤波补偿信号,解决了传统反推法中“计算爆炸”和控制器饱和问题,并保证有限时间收敛。使用自适应算法克服参数变化和系统未建模部分的影响,增强系统鲁棒性。利用Matlab/Simulink建立仿真模型,验证了控制器的有效性,与传统PI控制和反推控制器相比,克服了参数不确定性的影响,并具有更快的响应速度。

基于改进粒子滤波的微电网频率自适应控制方法研究

当前,微电网频率自适应控制方法无法准确求取系统内部频率指令,导致控制频率偏差值较大。针对这一问题,提出基于改进粒子滤波的微电网频率自适应控制方法。根据微电网系统的结构,对节点逆变器和多源负荷进行分别建模。采用同调函数对系统子模型进行拟合,构建微电网系统等值模型。引入改进粒子滤波算法提取原始频率时间序列中的高频分量,并结合粒子归一化权重计算系统内部频率调度函数,以获取准确的频率指令,从而完成初始功率的分配。采用模糊逻辑原理设计频率自适应控制器,实现对微电网频率的自适应控制。以含分布式电源的微电网系统作为仿真案例进行试验。试验结果表明,利用所提方法对系统的频率波动进行控制,所得到的控制频率偏差值始终在0.05以下。该研究实现了微电网频率自适应,且控制频率偏差值较低、整体控制效果较好。

基于自适应指令滤波反推的多电机同步控制

在多电机系统中,电机在运行过程中发热会引起参数的变化。解决参数不确定性对控制的影响,对如何更好地控制多电机之间的同步,具有非常重要而现实的意义。针对地线巡检机器人多电机运行时,参数变化导致的速度不匹配问题,在相邻交叉耦合多电机同步控制结构的基础上,采用自适应反推控制算法,将其与指令滤波相结合,更好地提高了系统的抗扰动性能和同步性能,达到系统所需要的控制需求。在Simulink平台中对所设计的控制策略进行仿真并将其应用于工程项目中,结果表明该控制策略响应速度快,鲁棒性好,能有效地提高系统的抗扰动能力和同步性能。

基于指令滤波的电液伺服系统自适应反步控制

针对电液伺服位置系统存在参数不确定性、外部扰动和输入饱和的问题,提出一种基于指令滤波的自适应反步控制方法。该方法通过引入辅助系统,解决了输入饱和的问题;在自适应反步控制器设计过程中,利用指令滤波器避免了传统反步控制的计算膨胀问题;采用模糊自适应方法来处理系统中的未知非线性部分。理论分析结果表明,所设计的控制器能够保证闭环系统有界稳定,跟踪误差满足H_∞性能。最后对某650 mm轧机电液伺服位置系统进行仿真研究,仿真结果验证了所提方法的有效性。

永磁直线同步电机自适应反推非奇异终端滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统在负载扰动、内部参数变化等各种不确定影响因素下,导致系统位置跟踪精度降低的问题,提出一种基于非线性扰动观测器(NDO)的自适应反推非奇异终端滑模控制(ABNTSMC)方法。反推控制与非奇异终端滑模控制相结合,利用反推将复杂的非线性系统进行降阶处理,通过非奇异终端滑模控制使各个子系统状态能够在有限时间内实现快速收敛,并通过自适应算法对控制器切换项的扰动上界进行动态调整,削弱滑模抖振。结合NDO实时辨识系统不确定性扰动的特性,将观测值前馈补偿到滑模位置控制器中,以减小系统跟踪误差,提高系统抗干扰能力。该控制方法与滑模控制(SMC)、ABNTSMC进行仿真对比,从而验证该控制方法的有效性。

负载估计的PMSM速度指定位置自适应反推控制

随着现代工业数字化发展,机器人等控制技术被重视并飞速发展,其中机械臂作为核心部件,其轨迹跟踪控制尤为重要。永磁同步电机(PMSM)具有快速、准确和稳定的伺服定位功能,逐渐成为机械臂的载体。由于传统伺服位置定位控制难以满足机械臂位置精度高、抗扰动能力强的要求,并存在调节参数多、速度不可控的缺点。针对这些问题,提出负载估计的PMSM指定位置速度跟踪的自抗扰反推控制方法。该方法在实现伺服位置定位的前提下,减少调节参数的数量,增加了速度控制量,增强了控制系统对电机内部参数变化的自抗扰性,同时可以根据机械臂质量的变化进行快速调整,提高位置控制的灵活性和可靠性。通过仿真和实验结果验证,该方法均具有较好的位置定位能力和抗干扰能力,验证了所提策略的有效性和可行性。

时变系统具有MT-滤波器的反推自适应控制

研究线性时变系统具有 MT-滤波器的反推自适应控制问题。给出了具有 MT-滤波器和σ修正自适应律的反推自适应控制器的设计 ,分析了闭环系统的稳定性和跟踪性能。同已有文献相比 ,难点在于误差系统的构造 ,并且稳定性的证明更加复杂。

基于DSP的LPMSM驱动系统自适应积分反推位置控制

直线永磁同步电机(LPMSM)取消了滚珠丝杠和齿轮等中间传动环节,致使参数摄动、外界干扰和齿槽力等因素直接影响驱动系统的性能。为提高LPMSM驱动系统的位置跟踪精度,提出了一种自适应积分反推控制(AIBC)方法。建立含有干扰项的LPMSM系统模型,设计AIBC克服干扰对系统的影响,通过引入自适应律可对系统干扰进行估算并实时调整控制器参数,确保电机实际位置跟踪给定参考轨迹。采用高性能的数字信号处理器(DSP)作为控制核心,验证AIBC方法的有效性。结果表明,该方法可以使LPMSM驱动系统具有良好的伺服性能。

严反馈系统的指令滤波自适应反步法控制

针对控制方向未知和参数不确定/非参数化不确定下的非线性严反馈系统,论文研究一类指令滤波自适应反步法,避免传统反步法中虚拟控制的解析求导过程,解决传统反步法中“计算膨胀”问题。综合指令滤波反步法、滑模积分滤波器、非线性小增益定理和Nussbaum函数,设计满足输入状态实用稳定性条件(ISpS)的自适应控制策略。为严反馈系统的稳定跟踪控制提供一类简洁有效的控制思路。基于机翼摇晃模型实现了数值仿真,验证所提出控制策略的有效性。

基于输出反馈的电液作动器自适应指令滤波控制

针对电液作动器跟踪控制中存在的结构化和非结构化的不确定问题,本文提出了一种输出反馈自适应鲁棒指令滤波跟踪控制方法.该方法结合了改进的LuGre摩擦补偿技术和自适应鲁棒指令滤波控制技术.自适应法则用来处理结构化不确定性;控制器鲁棒设计用来解决非结构化不确定性.除了位置信号外,速度、压力和摩擦力值均来自观测器,来自观测器的模型误差通过鲁棒设计进行补偿.指令滤波控制技术用来解决经典反步控制中固有的"复杂性爆炸"问题.控制器可以保证系统渐进稳定.通过对比实验证明了该方法在跟踪性能上的有效性.

一类量化非线性系统的指令滤波反推控制器设计及其在车辆悬挂系统中的应用

针对1类具有量化输入信号的非线性系统,设计了其指令滤波反推控制器,并利用Lyapunov稳定性理论,分析了闭环系统的稳定性,证明了指令滤波反推控制器能够有效地简化积分反推控制器设计时对虚拟控制求偏导的计算,特别是当系统的阶数比较高时,优势会更加明显,表明指令滤波反推控制器比积分反推控制器更适用于实际控制系统。最后,将理论分析结果应用于车辆的主动悬挂控制系统,并进行仿真验证,实验结果验证了本文所提控制算法的有效性。

一种基于MT-滤波器的连续自适应反推控制的数字实现方法

研究了基于MT-滤波器的连续自适应反推控制的数字实现问题.首先用δ-算子将连续系统离散化,利用MT-滤波器和反推设计方法给出了自适应反推控制器的设计,然后分别分析了离散和混杂自适应控制系统的稳定性和跟踪性能.同已有文献相比,本文的主要工作在于:1)基于MT-滤波器的离散自适应反推控制器的设计;2)误差系统状态向量的构造.由于MT-滤波器的阶次比K-滤波器的阶次低,因此,误差系统的构造更加复杂,这也使得适应系统的稳定性分析更加困难.