有源电力滤波器补偿的PI解耦控制技术研究

电网中电压和电流波形的失真会产生谐波,导致电网功率因数降低,并影响电力系统的稳定性和可靠性。为了确保电力系统的正常工作,研究了基于有源电力滤波器补偿的比例积分(PI)解耦控制技术。设计了基于二极管钳位式的有源电力滤波器模型。结合基尔霍博电压法,降低控制谐波和解除部分变量耦合。针对设备非线性产生的谐波,分析有源电力滤波器的可逆性,获得输入雅可比矩阵,以实现滤波器旋转坐标的线性化。利用变换矩阵转换转动角速向量,输入谐波的幅度,输出电流取样延迟,完成无差PI解耦控制。试验结果表明,所提技术能够有效解耦滤波器的谐波电流成分,从而补偿电网中的失真电流。该技术可以减少谐波对电力系统的整体影响,保证设备的正常运行。

基于改进PID-LQR的导弹稳定控制方法研究

导弹稳定控制系统是提高导弹制导性能的关键技术之一,一直以来都是研究的热点和重点。以导弹纵向平面为例,建立了导弹稳定控制的状态空间模型,推导了LQR控制算法,在传统LQR方法的基础上,结合PID算法提出了一种改进的PID-LQR导弹稳定控制方法。通过仿真分析,比较了所提方法和传统LQR方法、改进LQR方法、模糊PID-LQR方法的控制性能,并对建立的导弹模型参数进行了拉偏试验,仿真结果表明所提出的方法优于其他3种方法,具有良好的控制性能和鲁棒性。

基于PI控制的内燃动车组柴油机恒功率控制技术

柴油机在非恒功率输出时,不仅燃料效率低,而且可能会产生较大的机械应力,导致机械部件的磨损和破坏。为确保内燃动车组柴油机高效运行,基于内燃动车组柴油发电机组恒功率输出的运行模式,文章提出了一种比例-积分控制方法,实现了负载侧牵引系统功率稳定跟随柴油发电机组的输出功率目标值,通过负载侧恒功率运行保障发电机组的恒功率稳定输出,从而提高柴油机燃油经济性。经过仿真及试验测试验证,采用此控制方法,负载功率稳态波动在±2%以内,实现了内燃动车组柴油机恒功率运行及负载功率对目标值的实时跟随。

基于遗传算法优化的深度强化学习-PI空气舵伺服系统控制策略

针对传统比例积分控制难以选定控制性能更好参数的问题,以空气舵伺服系统为研究对象,提出了一种基于遗传算法优化的强化学习-PI的控制方法。首先,建立了空气舵伺服系统的数学模型;然后,采用遗传算法优化了PI控制器的初始参数;采用深度确定性策略梯度算法对当前PI控制器进行了实时整定,从而实现了对空气舵伺服系统进行位置指令控制的功能;最后,在Simulink中通过仿真分析,对所采用的方法应用于空气舵伺服系统的效果进行了验证。研究结果表明:改进的算法在参数摄动时,具备一定的在线稳定性;在空载情况下,所需要的调节时间要小于遗传算法-PI、DDPG-PI与传统PI算法,至少缩短了20%;同时,在负载情况下,相比其他3种方法,改进算法的波动幅值与负载结束后回到稳态时间至少缩短了15%,证明了所使用方法在空气舵伺服系统里的有效性。

基于广义PI观测器零点配置的抗扰残差评估和故障检测

针对一类存在周期性扰动的系统,提出一种新型的基于广义比例积分(Proportional-integral,PI)观测器零点配置的抗扰残差评估框架.充分利用广义PI观测器的零点可配置性,通过调整传递函数矩阵在阻塞零点处的相位响应,并利用该频点处矩阵的零特征向量对残差信号进行滤波,实现残差信号与周期性扰动的解耦.此外,还创新性地提出一种基于矩阵条件数的优化目标函数,改善了残差信号对故障的敏感性.最后,通过两轮自平衡小车的仿真对比实验和实物测试,验证了所提方法在残差抑扰和故障检测方面的有效性.

基于二自由度PID的三相PWM整流器调压改进策略

基于前端电压源型整流器(voltage source rectifier,VSR)与后端电压源型逆变器(voltage source inverter,VSI)级联的VSR-VSI双三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变换器已在电梯能量回馈系统中得到广泛应用,但前端三相VSR采用传统比例积分(proportional integral,PI)双闭环控制结构通常存在中端直流母线电压无法兼顾抗干扰性和跟踪性的问题。为此,文中提出一种基于二自由度比例积分微分(proportional integral differential,PID)的三相PWM整流器调压改进策略。首先,阐述基于VSR-VSI双三相PWM变换器级联系统的结构和工作原理,并给出前端三相VSR的传统PI双闭环控制方案及其参数设计过程,分析该方案不能兼具良好的抗干扰性与跟踪性的原因。在此基础上,给出基于二自由度PID的前端三相VSR直流调压优化策略及其参数设计方法。最后,利用软件仿真与实验测试对比结果共同验证了所述三相PWM-VSR直流调压改进策略的有效性与优越性。

基于ANFIS-PID的大运距矿石输送控制系统设计

针对港口大运距分送式矿石输送控制系统调速不稳定造成堵料停机事故和系统运行能耗高的问题,设计了基于比例积分微分功能的自适应神经元模糊推理系统(ANFIS-PID)的大运距矿石输送控制系统。系统采用了ANFIS-PID,用于精确调节矿石输送系统的带速。讨论了系统实现的技术关键点。结合系统功能的实际需求,主要从系统的控制对象、网络总体结构设计、ANFIS-PID的程序优化设计、ANFIS-PID仿真对比试验分析、计算机监控系统设计等5个方面进行阐述。实际运行表明:该系统与传统矿石输送控制系统相比,具有带速调节精度高、运行能耗低、系统安全可靠等优点,实现了良好的节能调速效果。

一种基于PI控制的数字低压差稳压器高速可调节模型

数字低压差线性稳压器由于可以在低电源电压下工作而被广泛使用。在数字低压差线性稳压器中,其利用模数转换器和积分器进行稳压操作。但是当负载出现瞬态电压变化,其稳定时间将会很长。在PI控制系统中,积分系数大的电路建立时间很短,会产生过冲,然后输出才会稳定。积分系数小的模型输出可以直接稳定,但是建立时间太长。提出了一种高速可调节电路模型,目的是利用电压传感器和时间数字转换器(TDC),并在电路中加入2种不同积分系数的积分器。首先利用电压传感器和时间数字转换技术(TDCT)实现模数转换以得到数字信号。随后判断数字信号与基准电压,在误差很大时,控制电路选择大积分系数,输出到PI控制;误差小时,控制电路选择小的积分系数,这样可以使电路结合不同积分系数电路的优点,从而达到同时缩短电路建立时间和稳定时间的目的。

矿用永磁接触器PI恒流充电控制器设计

为提高永磁接触器中储能电容的使用寿命,进而保证矿井下永磁接触器工作的可靠性,提出了一种基于比例积分(PI)算法的储能电容恒流充电控制策略。通过MATLAB搭建PI恒流充电仿真模型,构建了以Buck电路为硬件结构基础的改进型PI恒流充电控制器仿真实验平台。仿真和实验结果表明,储能电容在所提的改进型PI控制器调控下实现了恒流充电,符合预期恒流充电设定的参考值,对于增强电路稳定性、延长储能电容使用寿命以及提高整体控制器智能化程度有着一定的实用意义。

基于离散PI的4相交错双向DC/DC控制算法设计与实现

为解决传统单相双向直流/直流(Direct Current/Direct Current,DC/DC)功率密度小、电能变换效率低、电流精度差等问题,设计了一种4相交错的双向DC/DC电路拓扑,并对电路拓扑的工作状态及数学模型进行了详细的分析。同时,提出了一种基于离散比例、积分(Proportion Integral,PI)的闭环控制策略,对其传递函数进行深入的研究,并利用DSP280049进行编程实现。最后,在实验室搭建了60 kW的实验样机,验证所提出控制策略的可行性和稳定性,使DC/DC的变化效率在全功率范围内达到95%,电流控制精度达到0.02%,动态响应时间可达25 ms。

高比例分布式可再生能源交直流混合配电网运行调控:科学问题与技术框架

随着分布式可再生能源发电与中低压直流组网技术的快速发展,未来配电网必然向复杂的交直流混合形态演进,其运行调控技术面临许多新的挑战。在高比例分布式可再生能源交直流混合配电网(HR-HDN)运行调控技术发展需求分析的基础上,提炼出HR-HDN运行调控技术的3个科学问题,并以多类型可控设备协同、源-网-荷-储高度互动化和市场化需求为研究主线,从稳定控制、故障主动防御与恢复、电力市场机制辅助调控以及“平台+数据”数字化集成调控4个方面,提出了HR-HDN的运行调控技术框架。最后,对HR-HDN运行调控关键技术的未来发展进行了展望。

基于强化学习的柴油机调速算法研究

为了更好地调节柴油机转速,提出一种强化学习–比例积分微分(proportional integral derivative, PID)控制器,并应用到了柴油机转速控制中。基于连续动作空间的柔性动作–评价(soft actor-critic, SAC)算法,结合连续型PID控制器,设计了一种强化学习–PID控制器,可代替传统PID控制的转速环。优化设计了基于演员–评论家(actor-critic)框架的输入输出和奖励函数以匹配柴油机特性,采用随机动作增加寻优效率,形成SAC-PID控制柴油机转速的网络交互结构,达到快速调整转速,减小稳定时间的效果。构建了以柴油机D6114为原型机的MATLAB/Simulink平均值模型,并利用试验数据验证了仿真模型的有效性。利用平均值模型,仿真验证了该控制算法效果。经过仿真验证本算法使柴油机转速响应曲线超调量更小,响应时间更快,鲁棒性更强,SAC-PID控制负载瞬态调速率和稳定时间均已达到1级精度指标。仿真对比验证了SAC算法的联合控制效果,结果表明其较其他算法更佳。

基于误差迭代PI和改进重复控制的APF补偿电流控制

针对电网谐波污染日益严重的情况,为提高有源电力滤波器(APF)的稳态补偿精度和动态响应性能,从谐振控制器的角度出发,对传统重复控制进行改进,并针对控制对象优化得到最优重复控制参数。同时,为了克服重复控制延时一个周波响应的动态性能缺陷,提出了一种误差迭代比例—积分(PI)控制法,在提高系统动态响应速度的基础上尽可能保证稳态精度。最后,对重复控制的嵌入形式加以改进,通过设置指令前馈通道优化控制结构,得到了改进复合控制的优化结构,实验和仿真结果验证了所提出控制策略的准确性和有效性。

基于模糊PI模型参考自适应的高速永磁同步电机转子位置检测

针对高速永磁同步电机转速高、调速范围宽的特点,该文提出了一种模糊PI模型参考自适应(model reference adaptive system,MRAS)观测器,实现了永磁同步电机转子位置检测。此方法将模糊PI调节器应用于模型参考自适应观测器,通过模糊控制器调整PI调节器的比例积分系数,以使PI调节器能在电机很宽的速度范围内都具有良好的动稳态性能,提高了模型参考自适应观测器对高速永磁同步电机转子位置的检测精度。最后,以带有风机负载的4 kW磁悬浮轴承高速永磁同步电机为研究对象进行了Matlab仿真和实验,实现了基于此方法的转子位置检测和速度估计,并分析了转子位置误差产生的来源以及补偿方式,证明所提方法适用于高速永磁同步电机的转子位置检测。

电网混沌系统的T-S模糊非线性PI控制

为抑制电网的混沌现象,提出了一种电网混沌系统的T-S模糊模型的非线性状态比例-积分(PI)控制方法。通过建立电网混沌系统的T-S模糊模型,将具有强非线性的电力系统分解为局部线性化的子系统,针对每一个子系统设计非线性状态比例-积分控制器,理论论证了控制系统的稳定性。最后由仿真实验证实了该方法能够有效抑制电网的混沌现象。

单周期结合PI控制的Buck电路的输出特性研究

传统电压环控制的Buck斩波电路对输入电压的干扰抑制能力有限,动态响应速度较慢。这里研究了将单周期控制与PI调节结合的一种控制方法,该方法结合了两种控制优点,使Buck变换器能够具有良好的输入电压调整特性及开关误差校正能力。仿真与实验结果证明该控制方法对输入扰动具有优越、快速的响应特性。

基于PSO自整定PID控制器的柔性臂振动控制

针对压电柔性机械臂运行过程中的弹性振动问题,提出了基于粒子群优化算法(particle swarm optimization,简称PSO)自整定比例积分微分(proportional integral differential,简称PID)控制器参数的柔性臂振动抑制方法。采用标准粒子群优化算法,以时间乘绝对误差积(integrated time and absolute error,简称ITAE)准则为适应度函数,整定PID控制器的3个控制参数Kp,Ki和Kd,并采用Matlab Simulink平台建立双连杆压电柔性机械臂振动控制仿真模型,研制基于虚拟仪器技术的柔性臂振动控制试验系统。仿真与试验结果表明,采用常规PID控制算法和基于PSO自整定的PID控制算法均能有效地抑制柔性机械臂的弹性振动,但后者的振动抑制效果、鲁棒性与稳定性优于前者。

基于PID神经网络自动换挡过程油门调速

提出了一种在AMT换挡过程中运用PID神经网络进行油门调速的方法.通过台架实验,建立了东风康明斯EQB235-20柴油发动机的油门实验模型,同时在Matlab平台上对PID神经网络进行训练,使其输出逼近理想油门实验模型.将训练后的PID神经网络移植入ECU,进行发动机调速实验.实验表明,PID神经网络有响应速度快、鲁棒性好、收敛特性好的特点,提高了车辆的自适应能力.

鲁棒性可调的主动队列管理PI控制器的解析设计

针对主动队列管理控制系统,基于TCP/AQM控制结构提出一种解析地设计PI(Proportional Integral)控制器的方法.分析了控制系统保证鲁棒稳定性的充要条件.根据鲁棒控制H∞最优性能指标,引入动态解调因子设计控制器,采用数学有理逼近的方法得到其实际可执行的PI形式.该控制器由单参数调节,可以方便地实现系统标称性能和鲁棒性能的折中.通过仿真实例验证了所提出方法的优越性.

基于高阶PI观测器的不确定线性系统鲁棒故障检测设计

针对一类受干扰影响的不确定线性系统,研究了基于高阶比例积分(proportional integral,PI)观测器的鲁棒故障检测设计问题。通过对一类Sylvester矩阵方程的参数化解,将基于高阶PI观测器的鲁棒故障检测问题转化为具有多约束的优化问题。基于该优化问题的解,给出了具有鲁棒故障检测功能的高阶PI观测器存在的充要条件,并给出受干扰影响的不确定线性系统的鲁棒故障检测设计方法。最后,数值算例及仿真分析结果验证了所提方法的有效性。