大时滞不确定过程对象参考自适应时滞补偿器——基于Popov超稳定理论的参数自适应律设计

给出了大时滞不确定过程的一种新型描述方式.提出了采用一族模型拟合大时滞不确定过程的对象参考参数自适应时滞补偿器.以大时滞不确定被控过程为参考对象,给出了基于Popov超稳定理论综合自适应律的方法.自适应律使时滞补偿器的参数逐渐逼近被控过程的参数,从而克服了Smith预估补偿器对模型偏差的敏感问题,大大提高了系统的抗扰动能力.仿真结果表明,参数自适应时滞补偿器对大时滞不确定过程及复杂高阶过程均有良好的自适应跟踪及预估补偿能力.

基于波波夫超稳定性的无刷双馈电机直接转矩控制

在无刷双馈电机直接转矩控制系统中,定子参数变化会引起电机特性不稳定。基于模型参考自适应控制策略(model reference adoptive strategy,MRAS)设计了一种新型的磁链、速度自适应观测器,以无刷双馈电机的定子电流及磁链为状态变量,将磁链观测和速度辨识结合在一起,定子磁链观测值直接应用于直接转矩控制算法中,构建了无速度传感器无刷双馈电机直接转矩控制系统。采用波波夫超稳定性理论确定速度自适应律,建立了Matlab/Simulink环境下直接转矩控制系统的仿真模型。仿真研究结果表明,所提出的磁链、速度自适应观测器可实现定子磁链、速度的精确辨识,磁链轨迹可以保持容差范围内的圆形,有效减少无刷双馈电机定子电阻变化对系统运行特性的影响,提高了系统的稳定性和鲁棒性。

任意相对阶数从模型取状态MRACS设计方法

本文提出了一种基于Popov超稳定理论,从模型取状态任意相对阶数的MRACS设计方法。

模型参考自适应无速度传感器技术在永磁直驱风力发电系统中应用

针对直驱风力发电系统(DDWPS)中测速码盘容易受到干扰的问题提出了一种模型参考自适应系统(MRAS)无速度传感器永磁同步发电机(PMSG)控制方案。选择PMSG本身作为参考模型,电机的电流模型为可调模型,可调模型中的电流和转速量为待估计参数,根据利用Popov超稳定理论得到的自适应律实时地调节可调模型中的电流值,使其与电机定子的实际电流矢量误差收敛于零,同时使可调模型中的转速逼近实际值。利用估计到的转速进行永磁直驱风力发电机的电流闭环矢量控制,电网侧采用PWM整流器的有源逆变工作方式实现直驱系统背靠背变流器的并网发电。给出了DDWPS背靠背变流器的详细控制框图。通过仿真和实验验证了基于MRAS的转速估计方法及DDWPS背靠背变流器控制方案的正确性和可行性。

基于超稳定理论的自适应控制在单相有源滤波器中的应用

为了降低滤波参数对单相有源滤波器(APF)的补偿效果的影响,提出了基于超稳定理论的模型跟随控制策略。首先对非线性APF模型线性化,并把线性化后的模型等价由前向回路和反馈回路构成,根据超稳定性理论,反馈回路满足波波夫积分不等式,前向回路的传递函数严格正实,由此设计自适应模型跟随控制律。仿真结果表明所提控制策略较PI控制的补偿效果更好,不仅可以有效消除电网谐波电流,而且具有更强的参数抑制能力。

低速PMSM无速度传感器调速系统积分滑模控制

针对低速条件下定子电阻的变化会影响永磁同步电动机矢量控制系统的实际速度辨识问题,基于模型参考自适应控制策略(MRAS)设计速度和定子电阻同时辨识的自适应观测器。以测量的定子电压为输入变量,电机的定子电流为状态变量,基于波波夫超稳定性理论确定速度和定子电阻自适应律,采用带有积分滑模面的滑模变结构速度控制器,实现给定速度以指数趋近率无静差跟踪,通过Lyapunov定理证明所设计的速度控制器在电机参数变化和外部负载扰动情况下都具有稳定性。理论分析和仿真结果验证了所设计的无速度传感器矢量调速系统具有良好的低速性能。

基于波波夫超稳定性在永磁同步电机控制系统中的应用

针对永磁同步电机无速度传感器控制系统进行设计,选择定子电流为状态变量,利用波波夫超稳定性(Popov)理论确定转子转速、转子电阻和控制绕组电阻的自适应律,然后将由观测器得到的定子电流直接用于永磁同步电机控制中。根据模型参考自适应(MRAS)的稳定性原理,得到估计速度的自适应规律,而超稳定性保证了永磁同步电机控制系统和速度的渐进收敛性。理论分析表明,所探究的方法保证了速度辨识算法的全局渐进稳定性,经过MATLAB/Simulink环境下的仿真,证明了这种方法的有效性。

电液伺服系统模型参考自适应控制研究

针对三阶电液伺服系统,设计了基于Popov超稳定理论的模型参考自适应控制系统(MRAC),并给出了理论分析、设计方法和控制算法。仿真结果表明,这种MRAC系统具有较好的静、动态性能,具备较强的跟随性。

基于风电机组LPV模型参考自适应独立变桨控制

为了减少大型风电机组多输入、多输出的非线性耦合影响和独立变桨带来的附加控制载荷,根据线性参数变化理论(LPV)对风电机组风能转换系统进行局部线性化,建立统一化的风电机组独立变桨线性参数变化LPV模型.利用模型参考自适应控制理论(MRAC),以线性化后的LPV控制系统为被控对象建立参考模型,设计出高性能的独立变桨距自适应控制系统.采取波波夫(Popov)超稳定性分析法给出风电机组LPV模型参考自适应控制律,并对所设计的LPV模型参考自适应独立变桨距系统进行计算机仿真实验.实验结果表明,所设计的基于LPV模型参考自适应系统能够适应机组参数在较大范围内的变化,能够实现风电机组独立变桨系统的整机控制,具有良好的稳定性和快速性.

热工中心试验室温度自适应控制系统

运用POPOV超稳定性理论 ,设计建立了模型参考自适应温度控制系统。控制硬件以 80 98单片机为核心部件。现场运行证明该控制系统比PID控制稳态精度有很大提高。本系统调节对象可以是一般的电加热设备 ,它有较广泛的适用性。

基于MRAS和FNN的异步电动机无速度传感器直接转矩控制

针对传统直接转矩控制系统中磁链和转矩存在较大的脉动,采用基于模糊神经网络(FNN)控制器的预期电压矢量调制方案。速度传感器安装不方便、成本高,磁链观测对电阻的依赖性强,尤其是在电机低速运行时,应用模型参考自适应控制策略(MRAS)设计速度、电阻自适应定子磁链观测器,以定子电流和定子磁链为状态变量,利用Popov超稳定性理论得到转子转速和转子电阻的自适应律。建立了异步电动机无速度传感器直接转矩控制系统的Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果表明系统脉动较小,提高了定子磁链和转速的观测精度。

工业卷绕系统的离散MRAS方法研究

本文采用离散 MRAS 方法研究了工业卷绕系统的恒速控制问题。文中给出了离散 MRAS 的控制算法和系统设计方法,并进行了数字仿真和实验室模拟试验。研究结果表明:MRAS 方法具有较强的适应参数时变能力和抗干扰能力,能在线自整定控制器参数。控制精度高,是一种较好的卷绕系统恒速控制方法。

跟踪参考序列的离散MRACS设计方法

本文利用文[1]的设计思想,给出一种跟踪参考序列的离散 MRACS 设计方法,不论对象是最小相位、非最小相位还是不稳定的,新的适应控制器都可使其输出渐近收敛到参考序列,这种设计方法避免了把参考模型引入控制器时所带来的问题,拓宽了模型参考自适应控制的应用范围。

基于超稳定理论设计的能跟踪参考序列的 MRAC 方案

基于超稳定理论设计的一种跟踪参考序列的ＭＲＡＣ方案与原有的方案相比，不需设计线性补偿器，既简化了设计，又减少了计算量。

数控机床用电励磁直线同步电机自适应电流控制

为提高用于数控机床的电励磁直线同步电机(electrically excited linear synchronous motor,EELSM)电流控制器的动态性能,克服其存在的参数时变性,建立EELSM非线性状态空间模型并分解为电磁子模型与机电子模型。以EELSM电磁子模型为被控对象,设计模型跟随电流控制器,将该控制器与具有比例积分自适应调节规律的自适应机构组成电流控制闭环系统。采用非线性孤立方法将闭环系统等价为一个线性正向定常环节和一个非线性反馈环节,依据波波夫超稳定性理论,设计等价线性正向环节传递函数矩阵严格正实,设计非线性反馈环节满足波波夫积分不等式,可使闭环系统稳定且其状态变量收敛。数值仿真得到闭环系统的参考模型与被控对象的状态变量的时域阶跃响应曲线,计算机仿真结果表明EELSM的模型参考自适应电流控制系统具有渐近超稳定性和全局收敛性。

三阶无零点从模型取状态MRAC系统设计

高相对阶(n~*≥3)从模型取状态MRACS(Model Reference Adaptive Control System)设计由于引入了线性正反馈环节,应用于实际系统存在困难。以三阶无零点(n~*=3)系统为研究对象,基于Popov超稳定理论利用不同结构控制系统间的零状态等价关系设计三阶无零点从模型取状态MRACS控制器,该控制器除使用1个微分器外,其余全部由积分器实现,避免引入线性正反馈环节,易于在实际系统中应用。为验证控制器的有效性,结合数字液压系统在Simulink中对该控制器进行了仿真验证,仿真结果表明该控制器结构简单,易于实现,控制精度较高,具有较强的抗干扰能力。

基于参数辨识的DTP-PMSM无传感器控制

针对双三相永磁同步电动机(DTP-PMSM)在受到外界和电机内部影响时,会出现电气参数变化和传感器精度下降的问题,提出一种带参数辨识的无传感器控制方案。该方案通过MRAS来实现电阻和电感的在线辨识,为了减小谐波的影响,将其推广到静止坐标系中,采用Popov超稳定性理论设计出新的自适应律,并使用BP神经网络来优化自适应律的增益,实现增益的在线调节,提高系统的辨识精度。此外,为进一步提高系统的鲁棒性,提出了一种基于线性扩张状态观测器和滑模控制相结合的改进锁相环,通过Lyapunove函数证明其稳定性。仿真结果表明,提出的方法能够实现对电气参数的准确辨识,提高系统控制性能。

热工过程的免疫控制系统设计及稳定性分析

借鉴生物免疫应答反馈机理模型,模拟抗原,T细胞及B细胞浓度关系,设计抑制T细胞与B细胞浓度之间的非线性函数关系,提出一类针对热工过程对象的免疫反馈控制器结构.利用Popov超稳定定理,分别针对两类热工对象免疫控制系统进行超稳定性分析;将Popov超稳定图像解推广至解析解,得到保证系统绝对稳定的控制器参数范围解析解.选取有自平衡能力的过热汽温对象以及无自平衡能力的汽包水位对象仿真验证.通过辨识并利用Popov超稳定定理分析系统,验证所得参数设计范围解析解的有效性.

自适应控制在并联机床上的应用

本文在分析了并联机床运动性和动力学基础上 ,运用具有比例微分前馈环节的模型参考自适应系统设计方法 ,实现了对并联机床的动态控制。仿真结果表明 ,该控制方法具有滤波作用 ,能够很好的抵抗外界噪声 。

具有模型动态补偿的内模控制

本文提出了一种模型动态补偿方法,以减小模型与对象之间的失配,改善内模控制器对付时变系统的能力。该模型动态补偿器依据波波夫超稳定理论进行设计,保证了模型补偿结构的稳定性。仿真实验证明,该方法有较强的鲁棒性,能对付在一定范围内变化的时变系统,改进了内模控制器的性能。