UPQC的非线性PI-模型预测控制策略

由于统一电能质量调节器(unified power quality conditioner, UPQC)系统复杂性高,使得其控制难度大并且动静态性能不理想。为了进一步提高UPQC的控制性能,提出了基于非线性比例积分(proportional-integral, PI)与模型预测控制(model predictive control, MPC)的混合控制策略。UPQC的混合控制策略中电压外环采用非线性PI控制器来获取更加准确的期望电流,有效地抑制了静态误差;采用模型预测控制来设计电流内环控制器,使得内环电流能更好地跟踪期望值,UPQC系统的鲁棒性更强。计算机仿真结果表明,该控制策略有效提升了UPQC动静态性能,与PI-MPC及PI-PI控制策略相比,当电网电压发生谐波污染、电压突增、电压突降时可获得更接近正弦的负载电压,当负载电流发生突变时可获得更接近正弦的电网电流。

电励磁双凸极无刷直流发电机非线性PI调压技术的研究

针对12/8极电励磁式双凸极(EMDS)无刷直流发电机的非线性特性,提出了一种新的非线性PI调压控制方法,该算法中比例和积分参数随调压误差的变化而非线性变化。设计了以DSP为核心的数字调压器,利用实验离线辨识的方法建立发电机系统的数学模型,在此基础上设计了算法参数,与传统PI算法做了实验对比,结果表明其抗干扰能力比常规PI调节器强。为了进一步提高系统的动态性能,在非线性PI算法中加入了负载电流前馈补偿控制。实验结果表明,在系统突加和突卸负载两种情况下,采用具有负载电流前馈补偿的非线性PI控制后,发电机电压不仅恢复时间明显缩短,而且电压波动幅值也大大减小,系统的动态性能得到了明显的提高,而且具有高的稳态精度。

永磁同步电动机的非线性PI速度控制

永磁同步电动机(PMSM)是典型的非线性系统,该文考虑了齿隙转矩、谐波转矩等转矩波动和各种不确定扰动,建立了包含非线性不确定项的PMSM数学模型。针对所提模型,采用非线性PI控制方法实现速度控制,得到具有鲁棒性能的控制器。非线性PI控制摒弃了传统自适应控制方法对不确定系统控制时所采用的参数辨识加反馈控制器设计的结构,不需要知道非线性不确定函数的具体形式,通过确定该函数的界来设计控制器的参数,使系统能够达到全局渐近稳定或者实现对参考信号的跟踪。仿真结果表明了控制算法的有效性。

基于fal函数的非线性PI控制器在DC-DC变换器中的应用

本文针对传统PI控制器存在的不足,利用fal函数和传统的PI控制器级联构造了非线性PI控制器,并通过对fal函数的特点进行理论与仿真分析,揭示了不同参数对非线性函数的影响。然后将设计的非线性PI控制器应用于DC-DC变换器的控制环节中,与传统的PI控制进行对比,本文以DC-DC变换器中的Boost变换器为例,对提出的非线性PI控制器进行研究,仿真和实验结果表明,基于fal函数的非线性PI控制器和较传统的PI控制器相比能够克服调节时间与超调之间的矛盾,可以更快速,更平稳地实现系统的动态调节。

三相电压型PWM整流器的级联式非线性PI控制

该文以同步旋转坐标系模型为基础,设计了三相电压型PWM整流器的级联式非线性PI控制器。采用双环结构,用三个非线性PI环节实现了对整流器直流电压与功率因数的高性能控制。以误差的非线性函数与传统PI环节构成的级联式控制器,既提高了系统响应的快速性,又增强了抗扰能力,同时计算简单易于实现。与传统PI控制器的仿真对比表明该方法能够明显改善系统的动态性能,而实验结果也验证了非线性PI控制器的优良性能。

基于双曲正切函数的非线性PI控制器及其在感应电动机矢量控制中的应用

提出了一种基于双曲正切函数的非线性PI控制器,将它用于感应电动机矢量控制系统的速度控制。根据模态等效原理,证明了该非线性PI控制器与某种模糊逻辑控制器的近似等效性,但在实现方面却比模糊控制器简单得多,同时克服了模糊控制器固有的高频抖振缺点。仿真和实验结果均证明了该非线性PI速度控制器在感应电动机的矢量控制中具有较好的控制性能。

基于非线性PID控制理论的单相PWM整流器研究

在单相电压型PWM整流器的控制方面,基于传统线性控制理论所设计的电压环PI控制器存在着系统动态性能差、参数整定困难等缺点。文章首先以单相电压型PWM整流器的双环控制为基础,对PWM整流器模型进行数学分析,然后引入新的非线性函数对电压环的控制性能进行优化,进而提出了一种单相PWM整流器的电压环非线性PI控制器控制方案。最后利用MATLAB软件搭建仿真平台,与传统PI控制器的仿真对比表明该方案不仅计算简单易于实现,系统的动态性能好而且还能进一步增强系统的抗干扰能力。

SF32601型自卸车电传动非线性PI控制系统

介绍课题组研制的拥有自主知识产权的SF32601型电动轮自卸车电传动微机控制系统,设计了系统的软硬件结构,开发了基于高性能DSP芯片TMS320F2812与非线性PI控制策略的样机。样机测试结果表明本系统抗干扰能力强、控制精度好、集成度高、性能稳定。

一阶纯滞后智能非线性PI控制器优化设计

针对大惯性以及纯滞后严重的工业过程对象控制精度低的问题,采用专家控制与单神经元PI控制相结合的算法,并利用自适应变尺度混沌优化方法对其进行最优整定,从而实现了智能非线性PI控制器的优化设计.仿真结果表明,该智能非线性PI控制器具有较高的控制精度.

四旋翼无人机预设性能非线性PI串级姿态控制

仅在系统初始条件已知的前提下,针对具有未知外界扰动和未知非线性特性的四旋翼无人机系统,提出了一种预设性能非线性PI串级姿态控制方法.将四旋翼无人机姿态系统分解为欧拉角和角速率两个动态子系统,并充分考虑系统的内部动态因果关系;采用串级控制消除系统欠驱动对控制器设计带来的不利影响,以改善控制效果.针对系统的不确定性、未知外界扰动及预设性能可能引起的控制器奇异问题,基于预设性能的误差转换函数和泰勒多项式构造简单的非线性函数,分别为欧拉角和角速率动态子系统设计非线性PI控制器,并从理论上证明其可行性.所设计的控制器继承了传统PID的优点,其参数调整更加灵活,且具有很强的鲁棒性和自适应性.仿真试验结果验证了该方法的有效性和优越性.

几类非线性PI在热工控制系统中的比较研究

研究了热力过程非线性PI控制器的参数优化和性能分析问题。利用Simulink工具箱中的非线性设计模块(NCD模块)对4种PI控制器的参数进行优化,以过渡过程品质为指标,比较不同系统的性能。

基于非线性PI控制器的三相锁相环实现

三相锁相环作为电力系统中相位跟踪的一个重要元件,为提高常规PI控制方式锁相环的相位跟踪精度及速度,提出了一种可变增益非线性PI控制方式的三相锁相环实现方法。分析了非线性PI控制方式的三相锁相环工作原理和非线性控制器的设计方法。基于Matlab/Simulink的仿真结果显示,在对称三相、不对称三相和对称三相频率突变时,非线性PI控制器的比例增益及积分增益能够按照偏差信号的变化进行自动调整,比常规PI控制方式的锁相环跟踪速度更快、跟踪精度更高,能够很好地满足有源电力滤波器对谐波检测的高精度和实时性的要求。

挠性航天器的非线性PID和PI姿态控制器设计

针对存在模型不确性和常值干扰的挠性航天器,提出一种不依赖于模型参数的非线性PID姿态控制器.该控制器在小姿态偏差的情况下近似经典的线性PID控制器.另外,考虑到航天器上陀螺失效情况,设计了一种仅需姿态测量信息的非线性PI控制器.这两种控制器在局部均对常值干扰有抑制作用,并能使无干扰作用的姿态控制系统半全局渐近稳定.闭环系统的稳定性证明采用了奇异扰动理论,以解决积分项的存在带来的稳定性分析问题.文章最后用数学仿真验证了控制器的性能.

CPSO优化的非线性PI控制器在互联电网AGC中的应用

新能源发电的大规模并网,造成电网转动惯量整体比重下降,对AGC系统的控制性能提出了更高的要求。为提升AGC系统的动态性能,首先,设计非线性函数并和传统PI控制器串联形成非线性PI控制器,改善了传统AGC控制器由于参数固化而对负荷波动显现的不适应性;其次,为求取非线性PI控制器最优参数,对传统粒子群算法进行改进,将混沌理论融入优化算法中,增强了种群的全局搜索能力和粒子多样性。以双区域互联电网AGC系统为研究对象,验证了所提方法的可行性和有效性。

热力过程非线性PI控制器参数优化和性能分析

在热力过程控制系统中,通过选择合适的非线性P I控制器,能使系统的动态性能得到显著改善。利用S im u link工具箱中的非线性设计模块(NCD模块)对4种P I控制器的参数进行优化,并基于M on te-C arlo实验原理计算和分析不同控制系统的性能鲁棒性。仿真结果表明:所选的4种控制器中,其中一种非线性P I控制器对4类典型热力过程控制系统的动态性能均有显著改善,系统输出几乎没有超调,调节时间明显缩短,过渡过程更加平稳,并且该控制器对被控对象参数变化有较好的性能鲁棒性。

城轨列车电子机械制动系统的非线性PI控制

设计了一种适用于城轨列车的电子机械制动系统,推导其数学模型,以常规小区段设定预置PI控制算法为基础,提出了一种双曲正割非线性PI控制算法,以提高系统的鲁棒性与适应性。此外,通过改进型变结构抗积分饱和算法,减小了系统稳态误差。静态试验结果验证了本文控制算法的有效性。最后,由等比例惯性台制动试验验证了电子机械制动系统在轨道交通领域应用的可行性,为电子机械制动系统在轨道交通领域的应用提供了理论基础。

基于Simulink的锅炉给水非线性控制系统

本文研究设计的非线性PI控制器是采用了在传统线性PI控制器基础上增加双曲余弦函数增益,两者构成新非线性PI控制器。再借助Simulink仿真软件对所设计的非线性控制系统进行稳定性、准确性、快速性方面的性能分析,并对锅炉给水非线性PI控制系统与锅炉给水线性PI控制系统进行了仿真比较,结果表明非线性PI控制器对典型热力过程控制系统的动态性能有显著改善。

用于静止无功补偿器的非线性状态PI控制器

针对电力系统的强非线性和不确定性，运用非线性状态PI控制直接对其不确定对象进行设计，能同时改善电力系统功角稳定和装设点电压动态特性的静止无功补偿器（SVC），避免了基于反馈线性化理论的非线性SVC控制器由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点，所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关。仿真计算表明非线性状态PI型静止无功补偿控制器能有效地改善系统的动态特性。

基于改进型非线性度变换PI的SVC电压控制

针对传统PI控制用于静止无功补偿器控制系统存在快速性和平稳性矛盾的问题,提出了一种改进型非线性度变换的PI控制器设计方法,分别在传统PI控制器的比例、积分环节之前加入不同非线性度的非线性变换环节以构成非线性PI控制,并将其应用于静止无功补偿器控制系统电压调节单元的设计。仿真结果表明,改进型非线性度变换PI控制可在一定程度上提高常规非线性度变换PI控制的响应速度和稳定性;与传统PI控制相比,基于改进型非线性度变换PI控制的静止无功补偿器控制系统具有响应速度快、超调量小、动态和静态稳定性好等优点。

发电机非线性状态PI励磁汽门协调控制器的研究

针对电力系统的强非线性和不确定性的特点 ,直接对其非线性不确定对象设计了非线性状态PI励磁汽门协调控制器。避免了一般反馈线性化励磁汽门综合控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点。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 ,仅需发电机局部信息 ,易于在多机系统中实现分散协调控制。仿真计算表明非线性状态PI励磁汽门协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性。