磁浮列车的速度跟踪控制具有典型的非线性、大时滞、多约束等特点,制约磁浮列车在节能运行、智能驾驶和精准停车等方向的发展。针对磁浮列车的速度跟踪控制的大时滞问题,首先运用自抗扰控制理论,改进并分解控制器结构,推演分析其改进后...磁浮列车的速度跟踪控制具有典型的非线性、大时滞、多约束等特点,制约磁浮列车在节能运行、智能驾驶和精准停车等方向的发展。针对磁浮列车的速度跟踪控制的大时滞问题,首先运用自抗扰控制理论,改进并分解控制器结构,推演分析其改进后的传递函数;其次,对控制系统结构进行了优化,并在低频域对控制系统进行传递函数等效;第三,基于等效传递函数,提出1阶惯性环节加时滞环节(First order plus time delay,FOPTD)模型;第四,基于FOPTD模型,提出改进自抗扰控制器的参数调整方法;最后,在Simulink仿真环境下,搭建了磁浮列车速度跟踪系统。验证了基于改进自抗扰控制器的列车速度跟踪系统对正弦信号的跟踪能力,并比较了其与基于其他2种控制器(常规自抗扰控制器、2自由度比例-积分-微分控制器)(Two-Degree-of-Freedom Proportion-Integral-Derivative Controller,2DOF-PID)的列车速度跟踪系统的抗阶跃扰动能力,同时,在具体算例中,对比了改进自抗扰控制器与常规自抗扰控制器、2DOF-PID跟踪目标速度曲线效果,并进行了误差分析。仿真结果表明:在相同路况条件下,相比于基于其他2种控制器的磁浮列车速度跟踪系统,本文设计的磁浮列车速度跟踪系统能够在不同路段精准跟踪目标速度曲线。该控制方法对其他运动控制问题的学术研究和工程应用也具有很好的参考价值。展开更多
针对静电悬浮加速度计高稳定悬浮控制和极微小加速度信号处理需求,设计了一种基于数字信号处理(digital signal processor,DSP)和现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的加速度计控制器。该控制器采用DSP作为主控芯片,...针对静电悬浮加速度计高稳定悬浮控制和极微小加速度信号处理需求,设计了一种基于数字信号处理(digital signal processor,DSP)和现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的加速度计控制器。该控制器采用DSP作为主控芯片,FPGA为辅助控制芯片。基于加速度计的工作特性,设计了一种加速度计工作模式切换控制策略,可根据加速度计当前工作状态,自动或者手动切换工作模式。基于加速度计的工作原理和测量需求,设计开发了基于FPGA的比例、积分、微分(proportional integral derivative,PID)控制算法和有限冲击响应(finite impulse response,FIR)滤波算法。为验证该控制器的控制性能,开展了地面高压悬浮实验。结果表明,该控制器及控制算法可以快速准确地实现加速度计稳定悬浮控制和模式切换,并且可以实现软件在轨重构和控制参数在轨更新,为后续重力场探测、空间引力波探测以及自主导航等提供了工程参考依据。展开更多
针对开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)传统滑模控制方法响应速度慢、抖振大且鲁棒性差的问题,该文提出一种基于双滑模控制器的开关磁阻电机调速策略。首先,设计全局积分滑模速度控制器(global integral sliding model speed...针对开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)传统滑模控制方法响应速度慢、抖振大且鲁棒性差的问题,该文提出一种基于双滑模控制器的开关磁阻电机调速策略。首先,设计全局积分滑模速度控制器(global integral sliding model speed controller,GISMSC),消除系统到达滑模面的过程,提高响应速度和鲁棒性,并通过改进趋近律来减小滑模抖振;其次,设计扰动滑模观测器(disturbance sliding mode observer,DSMO),对负载和未知扰动进行观测,并前馈补偿至全局积分滑模速度控制器中,进而复合构成双滑模速度控制器,并将其作为速度外环与模型预测控制(model predictive control,MPC)相结合,减小转矩脉动的同时提升其调速性能;最后,仿真和实验考虑到转速和负载突变以及电机参数失配等情况,结果表明,所提方法不仅提高了系统调速性能,减小了转矩脉动,而且克服了电机内部参数变化和外部扰动的影响,使系统具备更强鲁棒性。展开更多
文摘磁浮列车的速度跟踪控制具有典型的非线性、大时滞、多约束等特点,制约磁浮列车在节能运行、智能驾驶和精准停车等方向的发展。针对磁浮列车的速度跟踪控制的大时滞问题,首先运用自抗扰控制理论,改进并分解控制器结构,推演分析其改进后的传递函数;其次,对控制系统结构进行了优化,并在低频域对控制系统进行传递函数等效;第三,基于等效传递函数,提出1阶惯性环节加时滞环节(First order plus time delay,FOPTD)模型;第四,基于FOPTD模型,提出改进自抗扰控制器的参数调整方法;最后,在Simulink仿真环境下,搭建了磁浮列车速度跟踪系统。验证了基于改进自抗扰控制器的列车速度跟踪系统对正弦信号的跟踪能力,并比较了其与基于其他2种控制器(常规自抗扰控制器、2自由度比例-积分-微分控制器)(Two-Degree-of-Freedom Proportion-Integral-Derivative Controller,2DOF-PID)的列车速度跟踪系统的抗阶跃扰动能力,同时,在具体算例中,对比了改进自抗扰控制器与常规自抗扰控制器、2DOF-PID跟踪目标速度曲线效果,并进行了误差分析。仿真结果表明:在相同路况条件下,相比于基于其他2种控制器的磁浮列车速度跟踪系统,本文设计的磁浮列车速度跟踪系统能够在不同路段精准跟踪目标速度曲线。该控制方法对其他运动控制问题的学术研究和工程应用也具有很好的参考价值。
文摘针对静电悬浮加速度计高稳定悬浮控制和极微小加速度信号处理需求,设计了一种基于数字信号处理(digital signal processor,DSP)和现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的加速度计控制器。该控制器采用DSP作为主控芯片,FPGA为辅助控制芯片。基于加速度计的工作特性,设计了一种加速度计工作模式切换控制策略,可根据加速度计当前工作状态,自动或者手动切换工作模式。基于加速度计的工作原理和测量需求,设计开发了基于FPGA的比例、积分、微分(proportional integral derivative,PID)控制算法和有限冲击响应(finite impulse response,FIR)滤波算法。为验证该控制器的控制性能,开展了地面高压悬浮实验。结果表明,该控制器及控制算法可以快速准确地实现加速度计稳定悬浮控制和模式切换,并且可以实现软件在轨重构和控制参数在轨更新,为后续重力场探测、空间引力波探测以及自主导航等提供了工程参考依据。
