基于fal函数的非线性PI控制器在DC-DC变换器中的应用

本文针对传统PI控制器存在的不足,利用fal函数和传统的PI控制器级联构造了非线性PI控制器,并通过对fal函数的特点进行理论与仿真分析,揭示了不同参数对非线性函数的影响。然后将设计的非线性PI控制器应用于DC-DC变换器的控制环节中,与传统的PI控制进行对比,本文以DC-DC变换器中的Boost变换器为例,对提出的非线性PI控制器进行研究,仿真和实验结果表明,基于fal函数的非线性PI控制器和较传统的PI控制器相比能够克服调节时间与超调之间的矛盾,可以更快速,更平稳地实现系统的动态调节。

储能双向DC/DC变换器自适应充放电无缝切换策略

为提高直流微电网内储能单元的动态性能与抗干扰能力,文中提出了一种针对储能双向DC/DC变换器的充放电无缝切换控制策略。该策略根据母线电压高低进行储能单元自适应充放电切换,进而保持母线电压稳定。在此基础上,考虑到双向DC/DC变换器的非线性特征,引入了可通过fal函数在线调节误差反馈系数的非线性无缝电流环,实现了储能双向DC/DC变换器的充放电无缝切换,提高了控制策略的动态性能与鲁棒性。通过仿真和实验验证了该策略的可行性与有效性,在母线电压跌落、陡升与系统参数变化等工况下,均可实现储能单元的充放电无缝切换。

基于改进自抗扰的四旋翼飞行器姿态控制

针对飞行器控制系统易受外界干扰;自抗扰控制器采用非光滑fal函数,fal函数在原点附近存在拐点导致斜率较大,引起观测器观测效果不佳的问题。对自抗扰控制器中fal函数进行改进得到newfal函数,再对newfal函数进行分析。并且基于newfal函数重新设计了自抗扰控制器,得到新的离散型非线性状态误差反馈律(NLSEF)和扩张状态观测器(ESO)。最后基于牛顿第二定律和欧拉方程建立的四旋翼飞行器动力学模型设计了改进型自抗扰控制系统。仿真结果表明:newfal函数比fal函数具有更好的平滑性、连续性;采用newfal函数的自抗扰控制器有更优的观测性能;且在较大干扰时,抗干扰能力更好。

Fal函数的改进及3种新型非线性扩张状态观测器

首先分析现有fal函数和传统非线性扩张状态观测器中存在的6类问题,提出一种固定时间收敛的fal函数,其收敛速度快于传统fal函数,且收敛时间上界与初始误差无关;然后,分别设计基于新型fal函数的非线性扩张状态观测器、指数收敛非线性扩张状态观测器和全新结构的固定时间收敛非线性扩张状态观测器;最后,通过仿真验证这3种新型的非线性扩张状态观测器的估计总误差相对于传统非线性扩张状态观测器分别减少15.4%、16.9%和93.8%,对应的被控状态总误差分别减少13.6%、30.4%和78.3%.