图腾柱功率因数校正器的二自由度控制分析

TPFC一般采用一自由度输出电压控制,在负载变化时输出电压动态特性较差,且启动过程存在明显超调。本文在推导TPFC双闭环控制结构基础上,引用了负载电流前馈控制和输出电压反馈补偿控制,构成两种二自由度(2DOF)控制结构。仿真分析表明,负载电流前馈型2DOF控制可以有效抑制负载变化引起的输出电压波动,但启动过程超调明显;输出电压反馈补偿型2DOF控制可以实现输出电压无超调启动,但是抑制负载变化的能力较差;综合负载电流前馈型和输出电压反馈补偿型的2DOF控制获得满意的输出电压控制效果,表现为启动过程无超调和变载过程无波动。

基于LMI的二自由度飞行器多变量控制

针对二自由度飞行器存在非线性特性、强耦合性以及易受外界干扰等问题,提出了基于LMI的二自由度飞行器多变量控制方法。首先,根据二自由度飞行器系统的输入和输出变量,结合空间动力学方程建立了系统的状态空间模型;其次,设计满足静态输出反馈稳定的多变量控制律;然后,通过李亚普托夫稳定性定理与极点配置法,将控制系统稳定性问题转化为优化问题,利用线性矩阵不等式(LMI)求解满足最优性能指标的多变量控制器参数;最后,通过对比仿真分析与单变量PID,表明该方法能有效提升二自由度飞行器的轨迹跟踪精度。

基于二自由度PI的微型涡喷发动机转速闭环控制

针对传统PI控制无法使微型涡喷发动机的扰动抑制性能与设定值跟踪性能同时最佳的问题,开展了微型涡喷发动机二自由度(Two-Degree-of-Freedom, 2-DOF)PI控制研究。首先基于Speedgoat实时目标机搭建了快速原型试验系统。根据发动机开环试验数据辨识得到不同稳态点下的传递函数模型,在此基础上设计了2-DOF PI控制器,并进行仿真验证。最后将控制算法部署至Speedgoat中开展实物试验。结果表明,设计的2-DOF PI控制器能够使微型涡喷发动机的扰动抑制性能与设定值跟踪性能同时最佳,并在发动机较大的工作范围内有良好的控制性能。

基于广义积分器二自由度PID控制的LCL逆变器

传统有源阻尼控制可抑制LCL逆变器谐振,但需要增加额外的电压或电流传感器。为此,提出了一种无需额外传感器的基于广义积分器的LCL并网逆变器单电流反馈二自由度PID控制(GI-2DoF-PID),GI-2DoF-PID比例积分环节实现并网电流无静差跟踪,而基于广义积分器的微分环节则增强LCL逆变器的阻尼特性。推导了控制系统的传递函数,分析了其稳定裕度与动态特性,提出跟踪和抗扰动优化的参数设计原则并选取了合适的控制参数。最后,构建了基于PLECS系统仿真模型,仿真结果表明:基于GI-2DoF-PID控制的LCL并网逆变器可以有效抑制谐振;电网电压严重畸变时,其满载并网电流畸变率仅为3%,远低于国家标准的要求;当系统从半载跳变到满载时,系统超调量低,响应速度快。

弹性驱动系统二自由度速度控制策略

针对二惯量弹性驱动系统,为了提高系统的稳定性,文章基于极点配置法对IP和PI速度控制系统进行参数设计,分析系统的阻尼特性。为改善系统快速性和稳定性,导入二自由度控制技术提高系统的设计自由度并增加一个前馈调节因子,分析其调节规律并给出一种设计方案。仿真分析表明,极点配置法结合二自由度控制可以保证速度控制系统快速性和稳定性的平衡,并且通过实验论证了设计的有效性。

基于负载观测器的永磁同步电机二自由度控制

针对永磁同步电机控制系统,为减小速度环采用传统PI控制时速度的超调量和提高系统的抗负载扰动性能,提出对速度环控制器采用二自由度控制的方法。为进一步提高系统的抗负载扰动性能,设计了降阶负载转矩观测器,并将估测出的转矩值转化为补偿电流引入到二自由度控制的输出端,从而补偿负载转矩变化等扰动因素的影响。仿真结果表明,对速度环采用二自由度控制方法可以有效减小速度的超调和提高系统的抗负载扰动性能,利用文中观测器可以准确地估算出负载转矩变化并实现对参考电流的有效补偿,系统的抗负载扰动性能得到了进一步增强。

二自由度机械臂网络远程控制系统设计

文章设计了一种二自由度机械臂网络远程控制系统,该系统由当地机械臂系统和远程网络控制平台两部分构成。当地机械臂系统通过机械臂运动学模型实现对机械臂的运动控制;远程网络控制平台通过服务器端和客户端软件可以实现对机械臂的远程控制和监控。在系统开发过程中,设计了服务器端软件和客户端软件,完成了系统的功能实现和性能优化。该网络远程控制系统能够实现准确的机械臂运动控制,并具有良好的远程控制效果。

基于CoDeSys平台的二自由度并联机械手控制系统设计

二自由度的并联机械手由于其高速、高精度的特点,目前被广泛的应用在各种工业场景中。由于其平行四边形的结构特点,使其终端执行平台能够始终保持稳定。针对该机构的结构特点和控制要求,主要研究该机械手的电气控制方案、软件实现算法、基于coDeSys平台的编程实现等。

交流伺服系统的二自由度内模控制

基于内模控制理论 ,针对交流伺服系统提出了一种二自由度PID控制方法。所设计的二自由度PID控制器 ,仅有两个可调参数 ,而且被调参数与系统的性能直接相关。理论分析和仿真实验结果表明 ,该控制器可以使系统同时具有良好的位置跟随性能、抗干扰性能和鲁棒性。

基于改进混合遗传算法的二自由度PID控制器设计与应用

针对一般遗传算法存在的不足 ,提出一种改进的混合遗传算法 ,并将其应用于二自由度 PID控制器参数寻优设计。仿真试验表明 ,所设计的二自由度 PID控制器具有优良的鲁棒特性和抑制外界干扰特性。在仿真转台控制系统设计中获得了良好的控制效果 ,从而说明了该方法的有效性。

一类非自衡对象的二自由度PID控制

针对一类典型的非自衡过程控制对象 ,根据内模控制理论提出一种二自由度 PID调节器的设计方法。所设计的调节器仅有两个可调参数 ,而且被调参数与系统的性能直接相关 ,可使系统同时具有良好的目标值跟随特性和干扰抑制特性。仿真结果表明了它的有效性。

时滞系统的二自由度控制

针对时滞系统 ,提出了一种二自由度控制方法 .这种方法将 Smith预估控制和内模控制有机结合 ,把系统的目标值跟踪特性和干扰抑制特性分离 ,可以使系统同时获得良好的目标值跟踪特性、干扰抑制特性和鲁棒性 .理论分析和仿真结果表明这种方法的有效性 .

PMSM的二自由度PID控制

为了在运动控制系统中实现对传统PID控制的有效改进,提出了针对交流永磁同步电动机的二自由度PID控制算法,给出了一般和简化的二自由度控制器结构图及设计方法.该方法有效地解决了PID控制难以兼顾跟踪性能与抗扰性能的缺陷,使得系统在运行过程中,控制器输出可以保持动态最优.对于小惯性的PMSM系统进行了仿真,仿真结果表明:该方案对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性,并具有良好的动、静态性能.

交流永磁同步电机二自由度PID控制

针对交流永磁同步电机伺服系统对指令跟踪性和抗扰性要求高的特点,采用对二自由度实用型PID进行简化,设计出一个目标值滤波器型二自由度PID控制器,实现交流永磁同步伺服系统的跟踪和抗扰的双优控制;解决了传统一自由度控制器在满足系统跟踪性能和抗干扰性能要求方面存在不可兼得的矛盾。仿真结果表明:该方案能解决传统PID存在的缺陷,而且能有效抑制永磁同步电机在低速时产生的转速脉动问题。

核电蒸汽发生器水位的二自由度内模控制

为了在全工况范围内确保核电蒸汽发生器水位的控制品质,提出了一种二自由度内模控制结构.考虑到蒸汽质量流量波动对水位的显著影响,将前馈环节加入到该控制结构中,以提高系统的抗扰动能力;利用增益调度方法对5个典型工况点的前馈和反馈控制器进行整合,使系统实现良好的全局控制效果.在对控制系统性能进行理论分析的基础上给出了控制器参数的整定准则.仿真结果表明:该方法能够确保系统在各负荷段均具有良好的控制品质,且其整体性能优于自适应神经网络控制(ACNFC)及自整定PID控制.

永磁直线同步伺服电机的零相位二自由度H_∞鲁棒跟踪控制

针对永磁直线同步伺服电机(PMLSM)直接驱动伺服系统,提出了一种将零相位误差跟踪控制(ZPETC)和H∞鲁棒控制相结合的二自由度鲁棒跟踪控制策略,以解决系统的快速而精确的跟踪控制性能和抗扰性能之间的矛盾。零相位误差跟踪控制器保证了快速性,使系统实现准确跟踪;而H∞控制器克服了负载扰动等不确定性影响,保证了系统具有较强的鲁棒性能。仿真结果表明,该方案在保证伺服系统的快速精确跟踪性的同时,对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性。

二自由度模型驱动PID控制系统参数整定方法及应用

针对工业生产过程中存在的大迟延及大惯性特性,或者存在的开环系统不稳定特性的一类难控对象,为了提高其控制性能,使用一种二自由度模型驱动PID控制系统。该系统可以通过比例微分补偿器将此类实际被控生产过程转变成带有时滞的一阶等效被控对象,并使得等效对象的时间常数比实际被控过程小的多。分析了该系统的结构设计原理及参数整定方法,并将其应用到具有大时延及大惯性特点的循环流化床锅炉主蒸汽压力自动控制系统中。实验结果表明,该系统比经典PID控制和模糊自校正PID控制具有更好的设定值跟踪能力和更强的抗干扰性能。同时该系统结构简单,实时性好,控制参数易于整定,方便采用生产现场使用的DCS系统组态实现,易于推广应用。

智能二自由度内模控制

提出了一种智能二自由度内模控制方法 .该方法通过智能在线修正反馈滤波器的参数 ,使系统的鲁棒性和抗扰性均得到明显改善 .仿真研究结果表明 ,即使对于纯滞后且有扰动的系统 ,其参数与结构发生变化时 。

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。

二自由度控制方法研究

二自由度控制作为一种新型的控制方法,已经在很多工业控制领域中得到了应用。文章阐述了二自由度控制的基本原理及其典型结构,分析总结了近年来二自由度控制方法的研究成果和最新进展,指出了二自由度控制与内模控制,鲁棒控制,智能控制等先进控制方法结合的优缺点,针对二自由度控制方法的发展前景和可能继续深入研究的发展方向提出自己的看法。