The paper analyzes and compares the phase margins of four active disturbance rejection control(ADRC)designs,which are based on different common-used extended state observers(ESOs)of various orders,for second-order sys...The paper analyzes and compares the phase margins of four active disturbance rejection control(ADRC)designs,which are based on different common-used extended state observers(ESOs)of various orders,for second-order systems.The quantitative results indicate that,besides good dynamic response,ADRC can guarantee enough phase margin.It is also proved that by decreasing the order of ESO,the phase margin can be increased.Furthermore,it is demonstrated that the phase margins of the ADRC-based systems can be almost uninfluenced by the uncertainties of the system parameters.Finally,the theoretical results are verified by both simulations and experiments on a motion control platform.展开更多
该文研究了电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)系统逆变侧采用不同锁相环时,锁相环控制回路比例–积分(proportional integral,PI)参数变化对直流控制回路稳定性的影响。首先...该文研究了电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)系统逆变侧采用不同锁相环时,锁相环控制回路比例–积分(proportional integral,PI)参数变化对直流控制回路稳定性的影响。首先,分别建立了逆变侧锁相环采用滑动平均滤波(mo ving average filter,MAF)和级联延时消去滤波(cascaded delayed signal cancellation,CDSC)的LCC-HVDC小干扰动态模型,并通过电磁暂态仿真验证了该模型的正确性。其次,基于拉普拉斯变换获得系统定电压控制回路的传递函数,利用奈奎斯特稳定判据以及稳定裕度指标分析不同锁相环对定电压控制回路稳定性的影响,并进行了机理分析,同时在PSCAD/EMTDC的电磁暂态模型上进行了验证。最后,进一步在LCC-HVDC工程模型上对该文所得结论的普适性进行了仿真验证。展开更多
针对传统Buck型开关稳压电源环路补偿设计复杂的问题,提出了一种基于数字PID算法进行环路补偿的控制策略,在对Buck型变换器进行建模分析的基础上,加入数字PID算法进行改进,并对改进前后的系统进行建模分析。仿真结果表明,设计系统的相...针对传统Buck型开关稳压电源环路补偿设计复杂的问题,提出了一种基于数字PID算法进行环路补偿的控制策略,在对Buck型变换器进行建模分析的基础上,加入数字PID算法进行改进,并对改进前后的系统进行建模分析。仿真结果表明,设计系统的相位裕度为78.5°,穿越频率为56 kHz,相关参数符合预设。在样机测试阶段,设定输出电压为20 V,空载输出纹波为26 m V,负载调整率等指标满足一般需求,相关实验证明了该方法的可行性,可按需应用于Buck型开关稳压电源场景中,以改善环路及输出稳定性。展开更多
针对窄频差硅基环形波动陀螺动态性能差的问题,提出了一种基于比例积分微分-惯性环节(proportion integral differential-inertial element,PID-IE)的串联式相位校正检测闭环系统控制器。以硅微机械陀螺仪结构运动方程为基础建立了理想...针对窄频差硅基环形波动陀螺动态性能差的问题,提出了一种基于比例积分微分-惯性环节(proportion integral differential-inertial element,PID-IE)的串联式相位校正检测闭环系统控制器。以硅微机械陀螺仪结构运动方程为基础建立了理想的窄频差U形弹性梁硅基环形波动陀螺仪的系统模型。通过对环形陀螺开环工作状态下的系统模型及其外围电路的传递函数和波特图分析,设计了一种基于PID-IE的检测闭环系统控制器。通过对其系统模型及外围电路时域仿真,验证了该检测闭环控制系统的可行性,通过仿真发现,加入该控制器后的陀螺输出稳定时间减少了50%,陀螺检测位移输出减小了2个数量级,基本实现了该陀螺的检测位移抑制。在模拟电路中实现了该检测闭环控制系统后,通过实验测试了陀螺检测闭环控制前后的各项性能指标。通过实验测试发现,实现闭环控制后,陀螺输出稳定时间约为0.15 s,陀螺检测位移在闭环工作状态下比开环工作状态减小了97%,陀螺的标度因数比检测开环提高了10倍,零偏及零偏不稳定性与检测开环相比分别提升了3倍和8倍,且闭环控制系统的工作带宽比开环工作带宽提高了30倍。展开更多
基金This work was supported by the National Key R&D Program of China(No.2018YFA0703800)the National Natural Science Foundation of China(No.U20B2054).
文摘The paper analyzes and compares the phase margins of four active disturbance rejection control(ADRC)designs,which are based on different common-used extended state observers(ESOs)of various orders,for second-order systems.The quantitative results indicate that,besides good dynamic response,ADRC can guarantee enough phase margin.It is also proved that by decreasing the order of ESO,the phase margin can be increased.Furthermore,it is demonstrated that the phase margins of the ADRC-based systems can be almost uninfluenced by the uncertainties of the system parameters.Finally,the theoretical results are verified by both simulations and experiments on a motion control platform.
文摘该文研究了电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)系统逆变侧采用不同锁相环时,锁相环控制回路比例–积分(proportional integral,PI)参数变化对直流控制回路稳定性的影响。首先,分别建立了逆变侧锁相环采用滑动平均滤波(mo ving average filter,MAF)和级联延时消去滤波(cascaded delayed signal cancellation,CDSC)的LCC-HVDC小干扰动态模型,并通过电磁暂态仿真验证了该模型的正确性。其次,基于拉普拉斯变换获得系统定电压控制回路的传递函数,利用奈奎斯特稳定判据以及稳定裕度指标分析不同锁相环对定电压控制回路稳定性的影响,并进行了机理分析,同时在PSCAD/EMTDC的电磁暂态模型上进行了验证。最后,进一步在LCC-HVDC工程模型上对该文所得结论的普适性进行了仿真验证。
文摘针对传统Buck型开关稳压电源环路补偿设计复杂的问题,提出了一种基于数字PID算法进行环路补偿的控制策略,在对Buck型变换器进行建模分析的基础上,加入数字PID算法进行改进,并对改进前后的系统进行建模分析。仿真结果表明,设计系统的相位裕度为78.5°,穿越频率为56 kHz,相关参数符合预设。在样机测试阶段,设定输出电压为20 V,空载输出纹波为26 m V,负载调整率等指标满足一般需求,相关实验证明了该方法的可行性,可按需应用于Buck型开关稳压电源场景中,以改善环路及输出稳定性。
文摘针对窄频差硅基环形波动陀螺动态性能差的问题,提出了一种基于比例积分微分-惯性环节(proportion integral differential-inertial element,PID-IE)的串联式相位校正检测闭环系统控制器。以硅微机械陀螺仪结构运动方程为基础建立了理想的窄频差U形弹性梁硅基环形波动陀螺仪的系统模型。通过对环形陀螺开环工作状态下的系统模型及其外围电路的传递函数和波特图分析,设计了一种基于PID-IE的检测闭环系统控制器。通过对其系统模型及外围电路时域仿真,验证了该检测闭环控制系统的可行性,通过仿真发现,加入该控制器后的陀螺输出稳定时间减少了50%,陀螺检测位移输出减小了2个数量级,基本实现了该陀螺的检测位移抑制。在模拟电路中实现了该检测闭环控制系统后,通过实验测试了陀螺检测闭环控制前后的各项性能指标。通过实验测试发现,实现闭环控制后,陀螺输出稳定时间约为0.15 s,陀螺检测位移在闭环工作状态下比开环工作状态减小了97%,陀螺的标度因数比检测开环提高了10倍,零偏及零偏不稳定性与检测开环相比分别提升了3倍和8倍,且闭环控制系统的工作带宽比开环工作带宽提高了30倍。
