高速永磁同步电机解耦控制——低载波比数字延时与Smith预估控制

永磁同步电机(PMSM)运行在高速工况时,由于逆变器的开关频率受限使得载波比较低,会出现数字延时加剧的问题,直接影响了系统的控制性能,甚至造成系统失稳。针对低载波比工况下的数字延时问题,首先对数字延时环节进行精确的复矢量建模,并基于转速及电流环带宽的根轨迹、闭环零极点图及波特图分析数字延时对系统性能的影响,并给出考虑延时后系统的临界失稳转速。结合复矢量解耦策略,提出一种改进的基于Smith预估控制的解耦延时补偿电流控制策略,能够避免高速低载波比工况下系统失稳的问题,提高了电流环的稳定性,同时具有较好动态响应能力和解耦性能。采用Simulink仿真对比验证了所提的解耦延时补偿控制策略的有效性。

Smith预估控制研究进展

Smith预估控制能够有效克服系统时延,在过程工业中有着广泛应用。然而这种控制方法对系统建模精度要求很高,当出现系统不确定性和外部干扰时,Smith预估控制性能会显著降低。本文对Smith预估控制器进行了简单介绍,并对Smith预估控制器结构改进的研究、参数整定方法的研究和与高级控制算法结合的研究等进行了介绍和总结。

迭代模型Smith预估控制:算法和稳定性

为了解决Smith预估控制算法建立模型不精确的问题,并针对一类可重复运行的时滞过程,在模糊相轨迹模型Smith预估控制算法的基础上提出迭代模型Smith预估控制。该算法在不设计自适应的前提下,可以自适应得到精确的预估模型,同时辨识过程的时滞时间。证明指出只要原系统闭环稳定则迭代预估模型Smith预估控制系统稳定,且给出了算法的收敛性判据。仿真表明,所提方法不需要已知过程的模型,通过一定次数的"迭代"即可得到精确的预估模型,从而克服了常规算法控制品质依赖精确数学模型的缺陷。同时该算法具有较强的鲁棒性。

时滞系统的鲁棒二自由度Smith预估控制

针对时滞过程控制对象 ,提出了一种鲁棒二自由度Smith预估控制方法。在常规Smith预估控制系统中 ,引入基于内模控制原理的鲁棒控制器 ,构成一种二自由度控制结构 ,能有效地抑制被控过程参数变化和干扰对系统的影响 ,使系统同时获得良好的控制性能和鲁棒性 ,克服了常规Smith预估控制的不足 ,而且控制算法简单 ,便于实际系统应用。

一种改进的自适应Smith预估控制系统

在文献 [2 ]中提出的自适应Smith预估控制方法中 ,经过仿真发现 ,当实际对象增益比估计模型增益大的时候 ,系统响应很慢 ,消除稳态误差的时间很长。经过深入分析和揭示问题的实质后 ,提出了另一种自适应律 ,该方法在没有影响原来控制效果的情况下 。

基于Smith预估控制和组态技术的锅炉内胆温度控制

本文针对锅炉内胆的水温控制,设计了以单片机为控制器的控制系统,主要完成了铂电阻温度采集电路、可控硅加热电路以及过零检测等硬件电路的设计,采用了Smith预估控制算法,同时为增加系统受到的负荷干扰的补偿作用和减少对模型的依赖程度,对Smith预估器控制算法在结构上进行了改进。设计了系统的远程组态监控,在组态环境里对系统进行调试。MATLAB仿真和组态调试结果表明:控制性能指标明显优于普通PID控制,同时系统的抗干扰能力有了大幅度的提高,设计的效果较为理想。

Fuzzy-Smith预估控制在铝锭浇铸控制中的应用研究

铝锭浇铸过程是一个非线性、时变、大滞后且存在多扰动的复杂系统。本文结合多台铝锭连续铸造机控制系统研制以及现场实际安装调试的丰富经验,针对影响铝锭铸造质量的浇铸过程进行了分析和研究,并借鉴现场人工控制铝锭浇铸过程的操作经验,分析影响铝锭浇铸质量的诸多因素及浇铸过程的特点,提出了采用模糊控制与Smith预估控制相结合的控制策略。仿真研究表明该控制策略很好地满足了对铝锭浇铸过程控制的要求,为今后开发研究铝锭浇铸过程的自动控制系统提供了理论依据。

Smith预估控制系统抗扰性能的改善

针时常规Smith预估控制系统扰动回调慢的弱点,从控制结构上进行改进,介绍接受扰动量输入的Smith预估控制A系统和加入微分反馈的Smith预估控制B系统。其中,后者符合二自由度控制思想。对二者从理论和工程实现两方面进行分析测试,与常规Smith预估控制系统进行曲线数据对比,给出二者动态性能的具体差别:A系统在扰动和控制通道模型一致的情况下,与常规Smith预估控制系统相比扰动回调时间和动态误差分别减小近70%和85%,B系统分别减小约50%和20%。

Smith预估控制在冷带轧机液压AGC前馈-反馈控制系统中的应用

作为消除成品厚差的重要手段,液压AGC前馈-反馈控制系统对于提高板带材的成品精度起着至关重要的作用,但是采用机架后测厚仪进行反馈滞后大,系统稳定性变差,导致控制精度降低。因此,引入Smith预估控制与前馈-反馈控制系统相结合的办法来进行控制,并以某四辊可逆冷带轧机为对象进行仿真研究,取得了良好的效果,系统的控制精度和稳定性都有所提高。

基于抗干扰的Smith预估控制改进方法研究

针对工业过程控制系统设计的核心之一抗干扰问题,就自平衡对象,对Smith预估控制提出了三种循序渐进的改进方案,分别从不同角度讨论了如何提高系统的抗干扰性能和模型失配时的稳定性问题。针对干扰进入系统的位置不同,主要找到Smith预估器在定值系统中调节效果不明显的原因,对其结构进行改进并选取一阶典型环节加上纯滞后环节进行研究和Simulink仿真。改进方案实现了将设定值和扰动响应分离,使得跟踪控制器和扰动器可以独立设计,从而可同时获得良好的设定值跟踪和抑制扰动的能力。

增益和相位补偿的双模Smith预估控制算法

针对具有大滞后和大惯性的难控对象,在常规Smith预估控制的基础上加入了P-PID双模控制来提高系统的初期响应速度和减小过大的超调,并提出了带增益和相位补偿的双模Smith预估控制算法.仿真结果表明:当对象模型失配时,该算法能有效改进Smith预估控制的效果,提高系统的自适应能力.

鲁棒Smith预估控制在水力机组调节中的探索

水轮发电机组包含有水力、机械、电气子系统 ,具有非线性、正零点等不易控制的特点。本文将 Smith预估控制用于机组的调节 ,并采用鲁棒控制理论设计控制器 ,获得了满意的动态性能和鲁棒性能 ,抑制负荷扰动的能力也可以通过结构改善得到改观。

一种新颖的闭环频域辨识方法及其在大滞后系统Smith预估控制中的应用

提出了一种大滞后系统的频域辨识方法并将其用于 Smith预估控制 .这种辨识方法不需要困难的信号设计和单独的信号发生设备 ,能够以闭环的方式测试系统指定相位处的频率特性并最终得到系统的传递函数模型 .由于所提出的辨识方法的特点 ,它非常适用于 Smith预估控制方案 ,实现对工业过程中大滞后系统的有效控制 .对一个高阶大滞后过程的仿真取得了非常好的效果 。

基于改进Smith预估控制器的温控系统

为了提高生化分析仪温度控制的效果,使用改进的Smith预估控制方法对设备进行控制,该控制方法兼具了Smith预估控制稳定性和动态性能的优点,并在鲁棒性上更优于传统的Smith预估控制器。通过分段预测方法来保持时变系统的稳定性。仿真和实验结果表明:该控制方法有更好的控制效果;实验结果在37℃的设定温度下,系统超调量为0.95%,稳态精度为0.5%,调节时间为230 s,满足仪器的温度控制的超调量、控制精度、调节时间的要求。

纸张定量的鲁棒Smith预估控制

本文从鲁棒稳定性及鲁棒性能两个方面分析和研究了Smith预估控制器的操作性能。获得的结果简单实用。在纸张定量的实际控制中获得了相当令人满意的结果。

基于Smith预估控制的温度传感器检测装置的研制

针对矿井胶带运输系统中温度传感器运行情况不能进行实时现场检测的问题,设计了一种基于Smith预估补偿控制的便携式井下运输机温度传感器检测装置。详细介绍了该装置的工作原理,阐述了恒温箱、本安电源电路的硬件设计及基于Smith预估控制的驱动系统的设计,并给出了装置的软件主程序流程图。实验结果和现场运行结果表明该装置具有携带方便、测量准确、实时现场检测等特点。

基于继电辨识的Smith预估控制算法的应用

本文将继电辨识与Smith预估控制相结合 ,利用继电辨识获取控制对象的Smith预估模型 ,实现对纯滞后对象的智能控制。仿真和实时控制结果表明 ,这种控制策略获得了很好的控制品质 ,是实现自动型工业控制器的有益尝试 。

INFI-90 Smith预估控制功能码及其使用方法

介绍和分析了 ＩＮＦＩ－９０ Ｓｍｉｔｈ预估控制功能码 ＦＣ１５２、１５３、 １５４和 １６０的工作原理和使用方法要点，给出了典 型的控制系统的构成方式．

模糊Smith预估控制空调系统温度的研究

针对空调系统控制对象多变量、非线性、大滞后、时变性的特点,将模糊控制方法与Smith预估补偿方法相结合,构成模糊Smith集成控制系统,并对该系统进行IATE积分性能指标寻求最优,因而取得较好的控制效果。

基于专家系统的Smith预估控制器

在分析传统Smith预估控制的基础上,引入了专家系统的参数整定规则,提出了专家Smith预估控制方案。这种方案能够依据系统性能识别模块所提供的特征参数,自动整定控制器的PID参数,从而调整控制器的输出。仿真结果表明,该方案能够提高系统的控制品质,在稳定性、快速性方面明显优于传统Smith预估控制器,并且当时滞参数变化时表现出了较强的鲁棒性和自适应能力。因此,基于专家系统的Smith预估控制器能够应用于温控仪表和锅炉等工业对象中。