基于GA的磁悬浮球系统的Anti-windup变结构PI控制

磁悬浮球系统是一个开环不稳定的强非线性系统,而且其控制输入-驱动电流必须在限定范围内变化.为了使输出的位移达到期望的位置,采用Anti-windup变结构PI控制器,结合遗传算法优化P、I、α的值,来使小球达到最理想的位置输出.实验结果表明,与常规PI控制器比较,Anti-windup变结构PI控制可以更快速稳定跟踪期望位置,振荡幅度明显减少.

变结构PI控制器的设计及其在光电跟踪系统中的应用

为了给光电跟踪系统提供高性能的伺服控制,基于传统的PI控制器原理,结合变结构的思想,设计了一种变结构PI控制器(VSPI)。介绍了该控制器的工作原理并讨论了设计参数的选择。基于某型号光电跟踪系统,分别对采用了VSPI、抗积分饱和PI控制器(AWPI)和积分分离PI控制器(ISPI)作为位置回路控制器的伺服控制系统进行了仿真和实验。实验结果表明,采用了VSPI的光电跟踪系统基本无超调,上升时间为0.378s,稳定时间为0.488s,跟踪精度为1.26″。该系统结构简单,能实现嵌入式实时控制;与其他两种控制器相比综合性能更好,完全满足光电跟踪系统精度高、响应快的要求。

自适应变结构的PI控制器设计

针对IP控制系统对连续变化的输入信号响应性能差的缺点,设计了一种自适应变结构PI控制器。首先阐述了传统IP控制器所具有的性能缺陷,在此基础上,构建了变结构PI控制器的结构。最后对系统的响应及抗干扰特性实施了仿真:当输入阶跃信号时,VSPI和IP控制系统的控制效果一致,相较于PI控制系统,不仅转速无超调而且响应的平稳性也更好。当输入连续正弦信号时,VSPI和PI几乎能够无误差跟踪输入信号变化,控制效果明显优于IP控制。系统的抗干扰性能与带宽ω_n取值成反比,而与控制方式无关。

基于状态反馈精确线性化变结构控制的SSSC控制器设计

提出一种基于状态反馈精确线性化变结构控制的静止同步串联补偿器(SSSC)控制器设计方法。考虑到SSSC交流侧电压幅值和相角以及直流侧电容电压的动态调节过程,建立了SSSC在同步旋转dq坐标系下的非线性数学模型,在此模型的基础上,采用状态反馈精确线性化方法将原非线性系统转化为线性系统。然后,应用变结构控制原理设计SSSC控制器,同时通过PI控制稳定直流侧电容电压。最后,利用MATLAB仿真软件搭建了装设有SSSC的110kV输电系统的仿真模型,仿真结果表明了所设计的控制器能够很好地根据需求来改善电网输电能力,具有良好的暂态控制性能。

赤道式望远镜的变结构PI控制

为提高赤道式望远镜伺服系统的性能,分析了经典PI控制器的特点,并结合变结构的思想,设计了一种变结构PI控制器(VSPI)。构造了以速度误差为自变量的比例增益函数和以位置误差为自变量的积分增益函数,通过这两个函数,VSPI能够根据误差的变化实时改变其结构和参数。针对某赤道式望远镜的传递函数模型,仿真比较了经典PI和VSPI的控制结果,验证了VSPI的作用,同时在望远镜上进行了实验。实验结果表明:应用VSPI控制器后,赤道式望远镜的1°位置阶跃过渡时间由0.68 s缩短至0.59 s,稳态误差由0.62″RMS减小到0.13″RMS,等效正弦跟踪误差由3″RMS减小到1.87″RMS。采用变结构PI控制器的伺服系统性能明显提高,满足赤道式望远镜跟踪精度高、响应速度快的要求。

Anti-windup PI控制器在无刷直流电机调速系统中的应用

无刷直流电机调速系统转速环通常采用PI控制器,为了克服PI控制器输出的饱和非线性影响,设计一种变结构anti-windup PI控制器,给出了系统的稳定性条件。当控制器输出处于饱和区时,将转速误差与积分器输出之差反馈到积分环节输入端,使积分器输出迅速收敛,控制器快速退出饱和区。为验证变结构anti-windup PI控制器的可行性,通过仿真实验,结果表明采用变结构anti-windup PI控制器的无刷直流电机调速系统能有效抑制饱和现象,改善系统的动静态性能。

三相电压型PWM整流器滑模变结构直接功率控制

研究了一种基于滑模变结构控制理论的三相脉宽调制(PWM)整流器直接功率控制方案,利用滑模变结构控制系统鲁棒性和动态性能较好、参数整定简单的优点,解决了传统的基于PI算法的直接功率控制系统抗扰性能差、对PI控制参数较敏感、网侧电流总谐波含量较大的缺点.在Matlab/Simulink环境中建立仿真模型,对滑模控制和PI控制两种方案进行仿真比较,结果表明滑模控制方案明显优于PI控制方案.

矩阵式整流器的滑模变结构控制

为了改善矩阵式整流器在输入电源畸变情况下的输出波形质量,减小输入滤波器造成的输入功率因数角,提出了一种基于滑模变结构的矩阵式整流器控制策略。详细论述了控制策略原理和设计过程,包括建立系统变结构模型,选择滑模面,给出滑动模态可达到条件和控制率,设计开关表等。着重对滑模控制和常规PI控制方案进行了实验比较,实验结果证明:基于滑模控制策略的矩阵式整流器具有无稳态误差,输出直流纹波小,动态响应速度快,输入功率因数高等优点,对网侧和负载侧干扰表现出了较强的不敏感性和鲁棒性。

基于滑模变结构的感应电动机直接转矩控制

针对感应电动机常规直接转矩控制中存在磁链、转矩脉动大,低速控制不精确等问题,在建立α-β坐标系感应电动机数学模型的基础上,提出了一种基于滑模变结构的新型直接转矩控制方法。该方法利用转速滑模变结构控制器代替常规直接转矩控制中的PI控制器,可有效减小常规直接转矩控制中的磁链和转矩脉动,增强了系统的稳定性。仿真结果证明了该方法的正确性。

二自由度PI控制器的设计仿真

针对传统PI控制器的稳态性能和动态性能相互耦合的问题,设计了二自由度设定值滤波型PI控制器和二自由度设定值前馈型PI控制器两种不同结构的二自由度PI控制器,并且给出了补偿环节的取值。在此基础上,借鉴变给定增益PI控制器的思想设计了一种变结构二自由度PI控制器。最后仿真结果表明,该控制器不仅可以简化控制参数的整定过程,而且同时兼顾系统的稳态性能、动态性能以及抗干扰性能,实现了输出快速、无超调、无误差的跟踪输入信号变化的功能。

一种智能PI控制算法的设计

设计了一种智能PI控制器,根据系统的运行状况动态改变控制器的结构与参数,能满足复杂、动态和不确定系统的控制要求.实验结果表明,智能PI控制器相对于传统PID控制器有更好的控制特性,解决了系统运行的平稳性、快速性和准确性之间的矛盾.

两种采用SVM方法的控制系统脉动性能分析

本文针对永磁同步电机传统直接转矩控制的缺点,提出两种基于空间矢量调制技术(SVM)的控制方法。第一种方法是基于空间矢量调制和预测PI控制器直接转矩控制,第二种方法是基于空间矢量调制滑膜变结构控制器直接转矩控制。然后通过仿真结果比较两种控制方法对磁链脉动和转矩脉动的鲁棒性。