基于I&I理论的可逆冷带轧机速度张力系统自适应分散控制

针对具有多变量、非线性、强耦合和不确定特性的可逆冷带轧机速度张力系统,提出了一种基于浸入与不变(immersion and invariance,I&I)理论的自适应分散控制方法。首先,通过构造滑模观测器(sliding mode observer,SMO)对系统的非匹配不确定项进行观测估计,削弱了其对系统性能的影响;其次,基于I&I理论完成了系统摄动参数估计器的设计,且参数估计误差能以指数规律的形式单调收敛;再次,基于I&I理论完成可逆冷带轧机速度张力系统分散控制器的设计,实现了对系统给定值的精确跟踪控制;最后,基于某1422 mm可逆冷带轧机的实际数据进行了仿真对比研究,仿真结果验证了本文所提方法的有效性。

参数不确定条件下基于I&I的异步电机鲁棒控制新方法

针对不确定参数存在条件下异步电机(IM)难以精确进行动态控制的问题,提出了一种基于浸入与不变性(I&I)理论的鲁棒控制方法。在故障工况(转子绕组渐增及负载突变)导致异步电机电气参数存在不确定性的情况下,基于IM系统动力学和I&I基本原理,通过设计补偿器实现了电机的鲁棒控制,并基于Lyapunov直接稳定性方法证明了所设计控制器的渐近稳定性。最后,通过仿真和实验对所提控制方法的有效性和适用性进行了验证。结果表明,所提出的控制方法在参数不确定条件下鲁棒性良好,且在参考信号类型改变时,IM输出信号仍能够准确、快速地跟踪参考信号。

浸入与不变方法原理及其在非线性自适应控制中的应用

非线性系统理论的实际工程需求和复杂性使其成为控制学科中最具吸引力和挑战性的研究领域,为此介绍了一种新的非线性控制律设计方法——浸入与不变(I&I)理论.该方法首先选择一个比被控系统维数低的(局部)渐近稳定的目标系统,然后设计浸入映射和控制律,使得原系统在控制律作用下的动态轨迹都是目标系统在浸入映射下的像,并且该控制律能够保持目标系统的像为不变吸引流形,且使闭环轨迹有界.针对未知点质量模型,设计了一种新的非线性浸入与不变自适应控制律,实现了对参考指令的精确跟踪.将其与基于确定等价原则的自适应控制律相比较,仿真结果表明,所设计的浸入与不变控制律能够更好地处理带有未知参数的系统.

基于浸入与不变理论的交流异步电机自适应位置跟踪控制

为了提高交流异步电机在参数摄动和负载扰动下的位置跟踪控制性能,该文提出一种基于浸入与不变(I&I)理论的自适应控制方法。首先,通过构造非线性扩张状态观测器(NLESO)对系统的负载扰动进行动态观测,提高系统的跟踪控制精度;其次,基于I&I理论对系统的摄动参数设计自适应估计器,实现参数估计值渐近收敛到真实值;再次,基于I&I理论分别完成交流异步电机位置和磁链跟踪控制器的设计,实现对系统给定值的精确跟踪控制;最后,将该文所提方法与动态面控制(DSC)方法和I&I控制方法进行仿真及实验对比研究,结果验证了该文所提方法的有效性和可行性。

基于自适应浸入和不变理论的转子多频振动靶向抑制

旋转机械转子在运行过程中受到周期性干扰力的激励,振动频率多与转子转速相关,呈现出同频、整数倍频和分频的特点。针对旋转机械所受的多频激励,将转子振动的各频率成分作为抑制靶点,将电磁作动器作为执行机构,提出一种基于自适应浸入和不变理论的转子多频振动靶向抑制方法。该方法在笛卡尔转换坐标系下对多频激励进行矢量分解,将高阶非线性系统浸入到低阶目标系统,且设计的控制算法使目标系统的像具有不变流形吸引性。设计陷波滤波器,提取振动信号的频率成分,该滤波器可根据实时转速自调整陷波频率,以应对转速波动的影响,满足多转速抑制的需要。建立转子-轴承-电磁作动器系统的有限元模型以及实时控制试验台,仿真和试验结果表明,所提方法可以有效地抑制转子多频振动,且鲁棒性较好。