神经网络阻尼比模型及工业机器人导纳控制

在工业机器人打磨过程中,环境刚度随未知环境的变化,将对力控制精度产生不利的影响,针对环境刚度变化的问题,该文提出一种基于神经网络阻尼比模型的自适应导纳控制方法。在导纳控制设计中,根据力误差与系统阻尼比之间的机理关系,设计激励函数,构造神经网络阻尼比模型;通过该模型使阻尼比在线调整,适应末端环境的刚度变化,实现力到位置自适应转换的导纳控制。与常规导纳控制进行仿真比较,结果表明所提出的力控制策略力误差更小,响应速度更快,能适应变刚度的未知打磨环境。

变流器虚拟惯量和阻尼协同自适应控制策略

针对变流器传统虚拟同步发电机控制(virtual synchronous generator,VSG)在暂态过程中出现的频率超调等问题,提出一种虚拟惯量和阻尼系数协同自适应控制策略。首先,对VSG变流器系统进行数学建模;然后,通过分析VSG有功和角频率暂态特性曲线,提出一种虚拟惯量和阻尼系数协同自适应控制策略,同时借鉴传统同步发电机小信号模型分析方法建立有功功率环路传递函数,给出参数的选取范围;最后,基于MATLAB/Simulink仿真,验证了所提自适应控制策略在改善频率和功率暂态特性方面的有效性。

惯量阻尼自适应虚拟直流发电机控制策略

直流微网无需考虑频率、相位等因素,拓扑结构简单且易于控制,但基于大量电力电子变换器接口的直流微网惯性较低,严重时会影响微网的安全稳定运行。针对此问题,文中通过分析扰动时电压波动各阶段系统对惯性的需求,以及惯量阻尼参数对系统惯性的影响,提出了一种附加动态调节系数的惯量阻尼自适应控制策略,可以根据电压变化率与电压偏差灵活调节系统惯性,减小功率波动对母线电压的影响。建立了系统小信号模型,利用阻抗比判据分析了惯量阻尼参数的小信号稳定性。最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了直流微网仿真模型进行分析,验证了控制策略的有效性。

基于改进粒子群算法的阻尼惯量自适应控制策略

针对传统虚拟同步发电机控制策略存在暂态调节时间长及稳定性差等问题,提出一种基于改进粒子群算法的阻尼惯量自适应控制策略。首先,通过分析系统受扰动后功角特性,提出阻尼惯量自适应控制策略;然后,利用改进粒子群算法选择控制策略初始值,给出关键参数的选取原则及具体范围;最后,通过与现有控制策略进行对比,分析不同惯量及阻尼下对系统影响并验证控制策略的优越性。结果表明,该策略可有效提高系统稳定性及动态响应性能。

虚拟同步发电机惯量及阻尼协同自适应控制研究

采用虚拟同步发电机(virtualsynchronousgenerator,VSG)控制的并网逆变器,当电网工况发生突变时,系统输出的功率和频率会出现超调和振荡。考虑到实际工程应用中,难以实现对角频率变化率的测量,为了提高并网逆变器的动态性能,经过对VSG的功角特性曲线和输出频率振荡曲线的分析,得到并网逆变器输入、输出功率差值与角频率变化率的对应关系,并依据参考功率与实际输出功率的差值,提出一种改进型的惯量及阻尼协同自适应控制策略。并通过仿真结果对其可行性和优越性进行了验证。

双馈风电场抑制次同步振荡的自适应增强阻尼控制方法

针对双馈风电场接入电网的次同步振荡问题,提出一种自适应增强阻尼控制策略。首先,基于无模型自适应理论设计一种双馈风电机组d、q轴阻尼联合控制方法,并给出控制参数优化方法。其次,将该无模型自适应阻尼控制方法与传统次同步阻尼控制方法相结合,得到一种自适应增强阻尼策略。最后,基于IEEE 39节点改造模型,验证该自适应增强阻尼控制策略的有效性和优越性。多机等值模型算例表明,该自适应增强阻尼控制策略对多机风电系统具有良好的适应性。该自适应增强阻尼控制策略可显著提升次同步振荡控制性能,对工况变化具有良好的适应性,可弥补传统次同步阻尼控制的不足,体现出较强的工程应用潜力。

基于RBF的VSG虚拟惯量和动态阻尼补偿自适应控制

虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)技术可以使并网逆变器具有与同步发电机类似的外特性。VSG系统暂态稳定性的主要影响因素是虚拟惯量和阻尼系数,但现有的控制策略在参数调节过程中存在灵活性不足的缺点,不能有效解决系统暂态稳定性和暂态恢复时间的问题。针对这一问题,提出动态调节阻尼补偿量的概念。将阻尼系数和阻尼补偿量共同作为系统的等效阻尼系数,设计了基于径向基函数(radial basis function, RBF)的VSG虚拟惯量和动态阻尼补偿自适应控制策略,实现了参数之间的解耦,使系统的阻尼随着系统频率的变化进行动态调整。通过建立VSG数学模型,确定了参数的具体取值范围。最后,在仿真平台上搭建VSG系统,分别在出力波动和低压穿越两种工况下验证了所提控制策略相较于传统RBF控制策略的优越性。

柔性直流系统自适应惯性和阻尼模拟的自同步解耦控制策略

为了解决电力电子化电力系统低惯量特性引起的频率稳定问题,从挖掘电网输电环节调控潜力的视角出发,定量地分析了柔性直流输电系统可用能量及其主动支撑系统惯量的可行性,提出了计及电容能量裕度的受端换流站自同步控制策略,在实现无锁相环自同步的同时主动支撑受端电网惯量。在此基础上,考虑直流电压安全约束对电容能量裕度利用的影响,提出了柔性直流系统自适应惯性和阻尼模拟的自同步解耦控制策略及参数设计方法,通过自适应调节子模块投入数量与转动惯量,进一步利用电容能量裕度提升其惯量支撑能力;引入阻尼控制环节,实现频率偏差调节同时提升控制系统的稳定性,并通过实时数字仿真验证了所提控制策略的有效性。

舰船脉冲功率负载Buck变换器自适应阻尼比控制方法

针对脉冲功率负载的周期性功率突变造成接口变换器输出电压瞬时跌落和持续扰动的问题,提出一种Buck变换器的自适应阻尼比控制方法,使得输出电压的响应性能能够直接通过阻尼比实现精确调节,不依赖于控制参数,且对输入电压扰动具有抑制作用。该方法通过引入类电压环消除了时变的输入和占空比的非线性饱和,建立输出电压与其参考值的单输入单输出二阶系统,将不确定负载扰动的控制问题转化为二阶系统的阻尼比控制问题。此外,在不影响电压调节性能的前提下,通过附加占空比调节实现并联变换器供电结构的均流控制。仿真和硬件在环实验结果表明,在脉冲功率负载的不同暂态过程,并联变换器均能够实现快速平滑的电压调节和输出电流均衡。

基于RBF神经网络的双臂手术机器人自适应导纳控制

针对双臂机器人在辅助头颈部手术拉开软组织过程中环境刚度变化而导致的力跟踪误差较大问题,提出一种基于径向基函数(RBF)神经网络的自适应导纳控制策略,减小力跟踪误差,提升系统的响应速度。通过在手术过程中利用RBF神经网络在线调整导纳参数,提高机械臂对不同接触条件和操作要求的适应性,实现快速精确的力跟踪。仿真实验将基于RBF神经网络的自适应导纳控制策略引入双臂力同步导纳控制系统并与传统定参数导纳控制对比,证明其在接触环境参数变化情况下的接触力控制效果。结果表明,基于RBF神经网络的自适应导纳控制策略可以有效提升双臂手术机器人力跟踪精度、响应速度以及抗干扰能力。

基于鲁棒自适应的减震阻尼器试验台加载位移跟踪控制

减震阻尼器是用于建筑、桥梁、风电、管道等领域减震的核心零部件,减震阻尼器试验台是测试减震阻尼器动/静态特性的试验装置。针对减震阻尼器试验台在位移加载时实际位移与期望位移跟踪误差较大的问题,建立试验台液压伺服位移控制系统数学模型,设计鲁棒自适应控制器,并基于李雅普诺夫理论验证控制器的稳定性,提出一种基于鲁棒自适应的位移跟踪控制方法。搭建Simulink与AMESim联合仿真模型,对试验台电液伺服系统的控制方法进行仿真分析;搭建试验台并对比验证鲁棒自适应控制器与传统PID控制器的控制性能。结果表明:鲁棒自适应控制器具有较强的抗干扰能力,跟踪误差较PID控制器减少了55%,响应速度提高了66.7%,较大程度提高了试验台加载系统的位移跟踪控制精度。

储能自适应阻尼控制对电网稳定性的研究

“双碳”战略计划的提出,使得电网储能技术的发展显得尤为迫切。由于新能源并网对电力系统阻尼影响具有不确定性,其可能造成的低频振荡严重威胁电力系统的稳定性。文章针对与新能源密切相关的储能系统设计自适应附加阻尼控制策略,以广域测量信号为输入设计自适应附加阻尼控制器,采用复数力矩系数法推导了其对阻尼系数的影响,并设计了储能自适应有功附加阻尼控制结构。搭建含储能的单机无穷大和四机系统,仿真对比无附加控制和采用自适应附加阻尼控制时同步发电机及储能的有功功率情况,结果验证了储能自适应附加阻尼控制抑制低频振荡的有效性,增强电力系统稳定性。

基于VSG技术的分布式电源自适应阻尼控制研究

分布式电源作为环境兼容性良好的独立电源,依托虚拟同步发电机(VSG)技术优化自适应阻尼控制功能,能充分提升电源运行稳定性,缩减频率偏差,属于优越性方法。本文简要分析优化设计目的,围绕VSG技术原理明确优化思路,以仿真分析法从建立VSG仿真模型、优化控制参数、完善控制模块、调试优化方案结构等方面阐述自适应阻尼控制路径,为分布式电源产品推广给予保障。同时,按照本文主张的优化方案改进分布式电源架构,有利于妥善处理欠阻尼问题,削弱VSG输出频率增高下不良影响,致使电源系统体现稳态特性价值。

半主动空气悬架阻尼多模型自适应控制研究

针对常规自适应控制器中辨识算法的收敛速度难以跟随半主动空气悬架模型参数实际变化速度的问题,提出一种能够满足半主动空气悬架在参数大范围变化时对控制品质较高要求的阻尼多模型自适应控制方法。为改善系统控制速度,根据半主动空气悬架阻尼实际控制过程,建立了针对不同车辆运行状态的多个局部线性固定模型,同时引入一个能够重新赋初值的自适应模型,以提升系统控制精度。基于误差最小的模型切换控制策略在线选择最佳匹配模型,并采用自适应控制方法调节最佳阻尼力,从而构成系统阻尼多模型自适应控制。仿真与实车道路试验结果表明,所提出的控制方法能够有效改善半主动空气悬架在大范围行驶工况下的控制品质,车辆垂直振动加速度均方根降幅达22.8%,车辆行驶平顺性得到了明显提升。

阻尼联络线低频振荡的SVC自适应模糊控制器研究

从暂态能量的角度对区域模式振荡的过程进行分析,提出以降低区域间振荡能量为控制目标的阻尼控制策略,设计出附加在SVC上的自适应模糊控制器,以提高互联系统的动态稳定性水平。该控制方案不需预知系统具体参数,通过对系统运行状态和控制效果进行评判,依据模糊规则自适应地对控制参数进行调节,实现对区域模式振荡的有效抑制。数字仿真表明,该控制器能有效地提高互联系统的动态稳定性水平,对不同的系统运行方式和振荡模式具有较强的鲁棒性。

微网逆变器的VSG转动惯量和阻尼系数自适应控制

近年来随着微网及分布式发电的快速发展,适用于微网并离网运行的虚拟同步发电机(VSG)控制技术被提出。VSG在下垂控制的基础上进一步模拟了同步发电机的转动惯量和阻尼系数。和下垂控制相比,VSG的响应特性得到了进一步的提高,但无法同时保证频率和功率的动态调节性能。针对该问题,对VSG离网工况下的输出频率和并网工况下的输出功率进行了自适应控制。首先,做出不同转动惯量和阻尼系数下的有功环根轨迹,并结合VSG转子机械方程分析转动惯量和阻尼系数对系统的影响,通过建立转动惯量和阻尼系数的自适应函数关系来对VSG实现自适应控制。最后在MATLAB/Simulink中搭建容量为20kVA的VSG自适应控制模型,并搭建了20kVA容量的VSG实验平台,仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性和正确性。

直流广域自适应阻尼控制器设计与RTDS实验

传统的阻尼控制器较难适应系统结构与运行方式的变化,导致电网的低频振荡现象仍然时有发生。设计了一种基于广域动态信息的自寻优自适应阻尼控制器。该控制器使用改进的Prony算法,在线分析得到系统弱阻尼区间振荡模式的阻尼比,并据此通过自寻优的方法调整控制器的参数。该方法避免了现有自适应阻尼控制方法中存在的系统降阶模型辨识的困难,其控制效果通过在南方电网直流调制中的仿真应用得到了验证。进一步,实现了该直流自适应阻尼控制器的软硬件系统,并在基于实时数字仿真器(RTDS)与广域测量系统物理装置的实验平台上进行了测试。闭环控制实验结果说明了此自适应策略的有效性及广域阻尼控制的可行性。

虚拟同步发电机转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略

虚拟同步发电机(VSG)控制将同步电机的转动惯量和阻尼系数引入到逆变器的控制中,改善了系统频率响应特性,增强了微电网抗干扰的能力,但是牺牲了一定的动态调节性能。在此基础上,提出了一种VSG转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略。建立VSG的数学模型,分析各参数对系统输出特性的影响;在VSG控制的基础上引入转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略,并给出相应参数变化情况下的稳定性分析;通过MATLAB/Simulink仿真对比定参数VSG控制与转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略的控制效果,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

电控空气悬架系统阻尼多模式自适应切换控制研究

提出了一种阻尼多模式自适应切换控制思想,根据车辆实际行驶工况和电控空气悬架性能特点,分别设计了车身高位、车身中位、车身低位以及转向工况4种阻尼控制模式,并采用逻辑判断方法制定了各模式间的切换策略,通过Simulink/Stateflow建立了多模式自适应切换控制系统,使得系统能够根据实际工况选择最佳的阻尼控制模式。在此基础上,基于不同模式所侧重的控制目标,分别设计了相应的阻尼力局部控制器,从而保证了系统的局部控制性能。最后进行了控制系统的实车道路试验,验证所提出的电控空气悬架系统阻尼多模式自适应切换控制方法的有效性和实用性。

考虑时变时滞影响的直流广域阻尼自适应控制

针对交直流系统区间低频振荡问题,尤其是广域测量系统引入的时滞影响问题,利用递归最小二乘法在线辨识区间振荡主导模态,在直流附加控制抑制低频振荡机理的基础上,通过在线计算利用交流联络线功率信号进行阻尼控制的滞后相位与时变时滞造成低频振荡模态信号的滞后相位,将时域信号转化为二维旋转坐标体系中的向量信号,经过参考坐标体系的角度旋转,分别进行阻尼与时滞滞后相角的自适应补偿,结合增益放大,通过时域反变换后可得到最终补偿后的直流附加控制量。8机36节点系统仿真表明,所提设计方法能够消除时变时滞的影响,有效阻尼系统低频振荡,并且具有鲁棒性,适合在线应用。