一类非线性比例积分控制规律及其应用的研究

提出一类非线性比例积分控制规律，理论分析和应用结果表明，它能显著改善控制系统的静态和动态性能。

基于参数辨识的比例阀非线性摩擦自适应补偿控制方法

针对直动式比例换向阀在实际运行工况中受到非线性摩擦干扰的问题,从基于模型的摩擦补偿角度出发,提出了一种基于反步设计法和遗传算法的联合控制算法。首先,采用受力分析法,推导了直动式比例换向阀的运动学方程,并使用斯特里贝克(Stribeck)摩擦模型描述了系统中受到的摩擦干扰的特性;然后,采用反步方法及李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论,设计了自适应控制器,结合遗传算法,解决了参数自适应律中存在的参数耦合问题,并利用MATLAB软件对摩擦名义模型参数的在线辨识精度进行了测试;最后,搭建了比例阀特性实验测试平台,进行了直动式比例换向阀阀芯位置的跟踪响应测试,根据仿真结果,对基于反步设计法和遗传算法的联合控制算法的摩擦补偿及控制效果进行了验证。研究结果表明:在基于反步设计法和遗传算法的联合控制算法的控制下,阀芯位置跟踪响应误差可自动调整到1%以内;基于反步设计法和遗传算法的联合控制算法可以在基于较高精度在线参数辨识及自适应优化控制器参数的情况下,有效地消除直动式比例换向阀实际运行工况中的摩擦干扰,并对比例阀阀芯进行状态反馈自适应控制。

同步发电机的非线性状态PI附加励磁控制

为解决电力系统的强非线性和不确定性问题 ,避免反馈线性化励磁控制器由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点 ,利用非线性状态比例积分PI控制理论设计了同步发电机附加励磁控制器 ,所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关 ,同时控制器本身结构简单。仿真计算表明所设计的附加励磁控制器对系统运行点的变化具有良好的适应能力 ,可以有效地改善系统的稳定性。

时变时延比例积分状态反馈网络控制系统的稳定性

研究在传感器与控制器间、控制器与执行器间有时延和数据包丢失的网络控制系统的模型、指数稳定性和控制器设计问题.将时变时延和数据包丢失的比例积分状态反馈网络控制系统建模为有事件率约束的异步动态系统.基于异步动态系统理论、Lyapunov稳定性原理和线性矩阵不等式方法,提出网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和比例积分状态反馈控制器设计方法.通过数值算例说明提出的网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和控制器设计方法是可行的.

配电系统电子电力变压器非线性控制

为便于分析系统的稳态性能和动态特性,建立了配电系统电子电力变压器的数学模型。为改善系统的控制性能,基于所建立的数学模型,采用基于源于微分几何理论的精确线性化技术,设计了配电系统电子电力变压器非线性控制器。所提控制策略解决了模型系统的非线性问题,改善了系统的动态性能。为减少稳态误差,在非线性控制器中增加了积分环节。在直流参考电压、负载和输入电压变化3种情况下进行系统仿真研究。基于Matlab/Simulink的仿真结果证明了所建立模型的正确性和所提控制策略的有效性。

基于电流模式的DC/DC升压变换器非线性PI控制

为改善DC/DC升压变换器的控制性能,在电流模式控制的基础上,设计一个非线性PI控制器对输出电压进行调节。控制器包含两部分,一部分为电感电流的比例控制,可以保证被控系统的稳定运行;另一部分为电容电压的线性比例控制和非线性积分控制,可以保证输出电压准确跟随期望电压。该控制器保留了电流模式控制的优点,结构简单,易于实现,并能克服系统非最小相位特性对控制性能的影响。同时,由于引入了输出电压的非线性积分,可以有效缩短过渡过程,提高稳态精度,并对参数变化有着很强的鲁棒性。对某DC/DC升压变换器的实验结果表明,所提控制器是可行的。

非线性离散随机时变系统比例微分滤波

扩展卡尔曼滤波 (EKF)是从极小化状态估计误差的方差得到的 ,没有考虑状态误差的变化率 ,因而对非线性时变系统EKF估计方法惯性作用较大 ,从而产生估计滞后。提出了非线性离散随机系统比例微分滤波 (PDF) ,PDF联合考虑极小化状态估计误差方差和状态误差变化率的方差 ,克服了EKF对非线性时变系统估计滞后的缺点 ,估计具有适时性 ,提高了估计的精度。仿真例子证明了所提出的估计方法的有效性。。

变速变桨风电机组阵风控制策略

本着在阵风工况下,变桨控制器提前动作与快速动作的原则,结合变速变桨控制算法基本结构,在基本变桨控制器上增加功率桨距角发电机转速控制环,使桨距角能够在额定功率以下提前动作;在桨距角发电机转速控制环的比例项中增加非线性增益因子,使得变桨控制能在阵风下快速动作。仿真分析与现场测试结果表明,这2个阵风控制策略能有效地抑制与减少风电机组发电机由于超速带来的停机,一定程度上可以提高风电场发电量,降低风电机组机械载荷,提高电网稳定性。

一种新型三相电压型PWM整流器混合控制方法

为了提高三相电压型PWM整流器直流电压响应特性,提出了基于EL模型的无源控制与非线性PI控制相结合的混合控制方法。根据电压型PWM整流器主电路的拓扑结构,建立了其在两相同步旋转dq坐标系下的EL模型。利用基于EL模型和注入阻尼方法设计的无源控制器控制交流电流,利用非线性PI控制器控制直流电压,使整流器直流电压具有优秀的动、静态特性和对负载的鲁棒性;同时,也实现了交流电流正弦化及单位功率因数。仿真和实物实验结果均表明,提出的三相电压型PWM整流器混合控制方法是可行的。

超混沌Chua电路的比例同步及其研究

利用广义同步原理实现了 6维超混沌 Chua电路的响应系统和驱动系统对应变量间的比例同步 ,使响应系统所有变量的相空间可灵活地放大或缩小 .并针对一般广义同步建立时间过长的缺陷 ,设计了适当的状态反馈形式 ,极大地减小了同步过渡的时间 。

一种新型TNPC-UPQC混合无源控制策略

针对传统的统一电能质量调节器(UPQC)控制策略存在控制性能不佳的问题,提出无源控制与非线性PI控制相结合的混合控制策略,建立统一电能质量调节器的欧拉—拉格朗日(EL)模型。为加快误差能量收敛,采用注入阻尼的方法,设计电流内环无源控制器。利用非线性PI控制,设计电压外环控制器来获得较为准确的期望电流,有效地抑制了静态误差,使系统具有良好的动静态性能。在Matlab/Simulink搭建统一电能质量调节器的仿真模型。基于该模型的仿真结果验证了提出的控制策略的可行性。

基于最小资源分配网络的自适应PID控制

针对常规径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)的逼近性能对网络结构和初始参数依赖性强的问题,采用最小资源分配网络进行改进,并与单神经元PID控制相结合,提出了一种基于最小资源分配网络的自适应PID控制方法。该方法利用最小资源分配网络动态构建RBFNN,实现RBFNN结构和参数的在线优化,并用该RBFNN辨识对象的离散模型,然后由单神经元PID控制器完成PID参数的自适应整定。仿真结果表明,该方法中PID参数能够很好地适应系统输入信号的变化,对非线性系统控制效果较为理想。

涡扇发动机油门节流控制器设计仿真研究

涡扇发动机动态特性在节流状态下随着转速和飞行条件的变化呈现强非线性,定参数PID控制器难以保证全包线节流状态的控制性能。针对该问题,提出相似模糊PI控制器实现包线节流状态的稳定跟踪控制。针对发动机设计点转速特性,建立PI控制器参数调整规则,利用模糊规则增强PI控制器的适应性,并引入遗传算法优化模糊系统的论域边界。为克服包线特性变化,利用发动机在相似坐标系中特性相近的特点,采用相似变换自适应调整包线内工作点的模糊论域边界,减少包线内论域参数整定的工作量。针对包线内不满足相似原理的工作点,修正相似变换后的控制器参数。应用所设计的控制器于某型涡扇发动机并开展数字仿真。仿真结果表明该控制器可保证发动机节流状态下转速跟踪性能,系统输出响应速度快,无超调,具有一定的工程实用性。

基于功率和波长锁定的可调谐飞秒光学参量振荡器

设计并搭建了可调谐飞秒光学参量振荡系统,研究了不同腔长处信号光的稳定性,通过比例积分控制系统控制腔长,分别利用功率锁定和波长锁定两种方法提升了系统的信号光输出稳定性,对比了两种方法分别对信号光输出功率和光谱稳定性的提升效果,研究了两种锁定方式的锁定特点。实验中,利用光纤飞秒激光器抽运PPLN晶体,实现了信号光中心波长在1317～1610 nm连续调谐。通过功率锁定,将15 min内信号光的功率稳定性提升至0.16%,波长稳定性提升至0.35%;通过波长锁定,将15 min内信号光的功率稳定性提升至0.25%,波长稳定性提升至0.03%,利用两种方法都实现了信号光输出功率和波长稳定性的提升。不同的应用领域对于飞秒光学参量振荡器输出信号光功率稳定性及光谱稳定性有不同的要求,本研究对比了两种锁定方式的锁定效果,为今后相关研究提供了实验依据与参考。