基于降阶负载转矩观测器的永磁同步电机广义预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)转速控制,提出了一种基于降阶负载转矩观测器的非线性预测控制(NPC)策略。在速度环控制律中负载转矩通常作为扰动值来考虑,将降阶负载转矩观测器与广义预测控制相结合,利用得到的转矩估计值代替实际值。仿真试验结果表明,所提控制策略能有效实现转速跟踪,与传统PI控制相比,趋于稳定的时间短、超调量小、抗干扰能力强、转速环控制的鲁棒性较高。

基于观测器的广义线性系统降阶H_∞控制器设计

本文研究基于Luenberger观测器的广义系统降阶H∞控制器的设计问题,并且该观测器是关于干扰解耦的。首先是提出了广义系统H∞状态反馈控制问题的一个充要条件,并利用线性矩阵不等式方法求解出广义系统的H∞状态反馈增益。然后对该H∞状态反馈增益进行渐进降阶观测,基于广义Sylvester矩阵方程的显式通解的参数化设计方法,实现了广义系统的降阶H∞控制。本文最主要的工作是给出了相应的广义线性系统降阶H∞控制器的设计算法。在文章的最后给出了一个例子,用来说明降阶算法的有效性。

基于广义PI观测器零点配置的抗扰残差评估和故障检测

针对一类存在周期性扰动的系统,提出一种新型的基于广义比例积分(Proportional-integral,PI)观测器零点配置的抗扰残差评估框架.充分利用广义PI观测器的零点可配置性,通过调整传递函数矩阵在阻塞零点处的相位响应,并利用该频点处矩阵的零特征向量对残差信号进行滤波,实现残差信号与周期性扰动的解耦.此外,还创新性地提出一种基于矩阵条件数的优化目标函数,改善了残差信号对故障的敏感性.最后,通过两轮自平衡小车的仿真对比实验和实物测试,验证了所提方法在残差抑扰和故障检测方面的有效性.

一类基于广义比例积分观测器的磁悬浮系统分散输出反馈抗干扰控制

针对一类磁悬浮列车半转向架结构系统的分散输出反馈抗干扰控制问题,通过适当的坐标变换将磁悬浮列车半转向架结构系统的输出跟踪控制问题转化为2个子系统的分散输出反馈抗干扰控制问题,并利用广义比例积分状态观测器技术,分别为2个子系统设计扰动观测器来估计系统测量的状态和干扰;利用扰动观测器的输出信息和输出反馈占优技术为各个子系统设计分散输出反馈抗干扰控制器.理论分析结果表明,在所给出的分散输出反馈抗干扰控制器下,整个闭环系统的状态将收敛到可调的任意小的区域内.仿真结果验证了所给控制算法的有效性.

基于改进观测器的分数阶超混沌Chen系统广义同步

基于分数阶微积分的预估-校正算法，研究了分数阶超混沌Chen系统，数值仿真结果表明，分数阶超混沌Chen系统存在超混沌的最低阶数为3．8阶，并根据分数阶稳定性理论，设计了一种改进的状态观测器，利用解析的方法求得广义同步的响应系统，从理论上证明了该同步方法的可行性．最后，利用该同步方法实现了3．8阶超混沌Chen系统的广义同步，数值仿真结果证实了它的有效性．

基于RGPI观测器的四旋翼无人机抗风扰控制

四旋翼无人机在飞行过程中易受风扰影响,导致姿态产生偏离和振荡,传统PID控制方法难以取得良好的控制效果。为了提高四旋翼无人机的抗风扰性能,提出一种基于降阶广义比例积分观测器(RGPIO)的四旋翼无人机抗风扰控制方法。将RGPIO与比例控制技术相结合,构成复合控制器,并通过Hurwitz稳定性判据证明该复合控制器的稳定性。为验证所提方法的有效性,设计了比较实验,将所提方法与传统的PID控制方法进行比较,实验结果证明了所提控制方法能够有效抑制风扰。

基于降阶负载观测器的双模糊滑模PMSM转速控制

针对永磁同步电机受扰时转速响应慢的问题,提出了一种基于降阶负载转矩观测器的改进等效滑模控制算法。将改进切换控制函数与模糊控制原理结合,利用模糊推理机制自适应调整切换项和切换增益,配合前馈负载补偿策略,能够快速适应外界扰动变化,提高系统抗扰恢复能力。基于滑模控制原理将改进积分抗饱和方案应用于控制器中改善了控制系统超调问题。Simulink仿真实验表明,采用该控制策略时,电机启动时无超调,受额定负载扰动时转速波动在15 r/min以内,0.01 s内恢复目标转速,有效提升了PMSM控制系统抗扰能力。

基于比例积分–降阶谐振调节器的并网逆变器不平衡控制

不平衡电网电压条件下并网逆变器的有效控制,对提高其并网运行能力具有重要意义。提出一种新型调节器,即比例积分–降阶谐振(proportion integral plus reduced orderresonant,PI-ROR)调节器,可以对交流信号进行无差控制,且易于数字化实现。不平衡电网电压条件下,该电流调节器可直接在正向同步旋转坐标中对输出电流进行无差控制,无需进行电流的正、负序分解。通过仿真和实验验证采用该调节器对不平衡电流控制的可行性,并对比该调节器与PI调节器的不平衡控制性能。仿真和实验结果表明,基于提出的PI-ROR调节器的不平衡控制方案可改善并网逆变器的动态性能,提高系统在电网电压不平衡条件下的运行能力。

基于降阶广义积分器的LCL型有源电力滤波器电流控制方法研究

为了实现LCL型有源电力滤波器(active power filter,APF)在稳定控制的同时,不增加系统的复杂程度,提出了一种基于电网电流检测、逆变侧电流反馈的电流双环控制方法。在不额外增加电流传感器的情况下,通过引入逆变侧电流反馈,实现了对LCL滤波器谐振尖峰的有源阻尼。同时,为了准确地跟踪电网中的谐波电流信号,在2阶广义积分器的基础上,提出了基于降阶广义积分器的电流控制器。利用降阶积分器频率选择和相序解耦的特性,同时实现了较高的谐波补偿精度和运算效率。在一台50k VA LCL型APF上对所提出的控制方法进行了实验验证,实验结果证明了该方法的有效性。

广义Birkhoff系统的循环积分及降阶法

将Birkhoff系统循环积分降阶法推广到广义Birkhoff系统,研究了广义Birkhoff系统循环积分的存在条件和形式.利用循环积分降阶法,将广义Birkhoff方程降两阶,且能保持方程的形式.所得结果对积分广义Birkhoff系统提供了一条途径,并举例说明了结果的应用.

基于非标准Lagrange函数的动力学系统的广义能量积分与Whittaker降阶法

研究基于非标准Lagrange函数的动力学系统的广义能量积分和Whittaker降阶方法。首先,基于指数Lagrange函数和Lagrange函数幂函数两类非标准Lagrange函数,定义了相应的Hamilton作用量,建立了该系统的Hamilton原理,给出了系统的Lagrange方程。其次,利用系统的Lagrange方程,建立了基于非标准Lagrange函数的广义能量积分存在的条件及形式。然后,将著名的Whittaker降阶法加以推广,得到了基于非标准Lagrange函数的动力学系统的Whittaker方程。最后,以算例验证了本文结果。

基于降阶矢量比例积分器的有源电力滤波器电源电流控制策略

为了避免有源电力滤波器谐波检测环节带来的检测误差和延迟以及简化控制系统,提出了一种有源电力滤波器电源电流控制方法,将电源电流作为控制目标,同时为了消除负载电流的扰动,引入了负载电流前馈控制。在降阶广义积分器的基础上提出了降阶矢量比例积分器,该控制器不但具有谐振频率处增益无穷大的特点,还考虑控制对象的影响,能够实现零极点相消,具有很好的控制稳定性和精度。仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性,与传统基于负载谐波电流检测与控制的方法相比,具有较好的稳态和动态性能,降低了系统复杂度和成本。

广义系统降阶正常观测-控制器与双互质分解

首先讨论了真镇定带前通的广义系统的最小阶正常观测-控制器的设计问题,然后基于降阶观测-控制器,明确给出了广义系统双互质分解的一种新的状态空间实现.相应的控制器参数化可以保证是因果的。

基于降阶矢量比例积分器的MMC-HVDC不平衡控制策略

为提高模块化多电平高压直流输电系统在电网电压不平衡时的运行能力,提出一种新型不平衡控制策略。该策略在正向同步旋转坐标系下电流比例积分(proportional integral,PI)闭环控制的基础上引入以抑制负序电流、抑制有功波动或抑制无功波动为控制目标的辅助控制器,避免了电压、电流正负序分解和繁琐的指令电流计算。为实现上述3种控制目标,对二阶广义积分器(second order generalized integrator,SOGI)、降阶广义积分器(reduced order generalized integrator,ROGI)和降阶矢量比例积分器(reduced order vector proportional integrator,ROVPI)这3种控制器进行了研究对比。研究发现,SOGI作为辅助控制器将产生3次正序谐波,导致电流畸变;与ROGI相比,ROVPI具有更好的控制精度和相位裕度,因此选择ROVPI作为辅助控制器。仿真结果验证所提不平衡控制策略的正确性和有效性。

基于降阶广义积分调节器的四桥臂变流器谐波消除方法

四桥臂变流器能有效的控制三相电压平衡,已广泛应用于分布式发电系统中。然而传统的四桥臂变流器控制策略对输出的谐波抑制效果有限。由于电力电子器件的高速开断会产生大量的谐波污染,使变流器输出的电能质量降低。针对此问题,本文提出一种基于降阶广义积分的分序控制策略。根据其单极点的特性,在特定的谐波频率下将其电压电流分量进行提取并进行消除,达到提高变流器输出电能质量的目的。最后通过仿真和实验验证了所提方案的可行性。

基于降阶广义积分器的三相并网逆变器锁频环技术

并网电流的质量是衡量并网逆变器性能的重要指标,快速而精确地检测电网频率和相位是控制并网电流的前提。在现有的频率锁定环(FLL)基础上提出了一种基于降阶广义积分器的改进型频率锁定环方法(这里称ROGI-FLL),该方法能够在电网电压不平衡、谐波失真、直流偏移等条件下,提取电网电压和频率的正序和负序分量,在无锁相环的条件下直接用于并网电流控制策略,最后通过仿真和实验验证了该方法的可行性和效用性。

基于GPI观测器的Buck型变换器趋近律控制

针对Buck型变换器中存在的匹配和非匹配扰动,提出一种基于广义比例积分观测器(GPIO)和增强型变速趋近律的控制方法;首先,设计广义比例积分观测器来估计匹配和非匹配扰动,并将估计值引入控制器中进行前馈补偿;同时,构造了基于双曲正切型函数的变速趋近律,可以缩短系统状态的到达时间,并减小在滑动阶段的抖振现象,并与广义比例积分观测器结合,使系统具有良好的抗干扰性能和跟踪性能;最后,证明了观测器的收敛性和闭环控制系统的稳定性,并通过仿真验证该方法可以有效地抑制扰动带来的影响,提高整个系统的抗干扰性能。

不确定广义系统的降阶H_∞控制器设计

研究基于函数观测器的不确定广义系统的降阶H∞控制器设计问题.首先提出了基于严格线性矩阵不等式的不确定广义系统H∞控制的充分条件,并用于状态反馈H∞控制设计.然后对所得控制增益进行降阶观测,基于广义Sylvester矩阵方程的显式通解,考虑系统的H∞性能约束,提出了降阶输出反馈控制器的参数化设计方法.

基于比例降阶准谐振的MMC环流抑制策略

模块化多电平换流器三相桥臂之间存在的数值较大的二次谐波电流即环流,不仅会影响换流器的稳定运行,同时增加了系统损耗。为抑制该环流,本文提出了一种基于比例降阶准谐振的MMC环流抑制器。首先借助二阶广义积分器检测并提取环流中的负序二倍频分量,再利用克拉克变换将三相环流变换到两相静止坐标,再利用降阶准谐振控制器实现对环流的无静差跟踪,得到参考电压修正量。该控制器能够快速精确地从环流分离出负序二倍频分量,且数字化实现简单。最后,在PSCAD/EMTDC搭建11电平MMC-HVDC仿真模型,验证了比例降阶准谐振控制器的有效性。

基于降阶谐振调节器的正负序分量检测方法

在电网不平衡下并网逆变器的控制策略中需对电网电压进行正负序分量准确检测,还需要对电流的正负序分量进行控制。研究了一种谐振调节器,该调节器是由传统的二阶谐振(SOGI)调节器降阶得到,称之为降阶谐振(ROR)调节器,理论分析表明,其能在特定频率下对交流量的正序或负序分量实现独立的无静差调节。将其应用在电网电压和电流的正负序检测中,提出一种新的电网电压和电流正负序检测方法,该方法加入了调节器的积分系数,角频率由锁相环反馈得到,实现自适应调节。仿真和实验验证了所提方法动态响应快,能在静止坐标系下分别对电网基波正负序分量实现无差跟踪,并具有一定的抗谐波干扰能力。