可控磁悬浮系统的转子周期性振动抑制

为了有效抑制电磁轴承支承转子的周期性振动,研制了一种结构为重复控制和比例-积分-微分(PID)控制相结合的混合控制器.该混合控制器不仅保证了磁轴承的动态特性,而且消除了系统中的周期性扰动.通过讨论重复控制器的增益系数、截止频率对磁轴承的响应速度、稳定性的影响,给出了控制器的设计过程和参数整定方法.采用高速磁悬浮电机对磁轴承的性能进行了试验,试验结果表明,该控制器具有良好的动态特性,可有效地抑制电磁轴承-转子系统的周期性振动,并减少了转子频谱中的三倍频成分,从而提高了电磁轴承的支承精度.     

磁轴承超临界高速电机系统控制器设计

磁轴承电机系统高速运行时,转子需超越其一阶弯曲临界,超临界控制器的设计非常关键。为设计出能有效阻尼一阶弯曲模态振动的控制器,首先需对高速电机转子系统进行动力学分析,建立系统状态空间模型,以此为基础开展控制器研究工作。由于实际模型参数与理论模型存在差异,且难以精确获取,在控制器设计中,采用了相位整形技术。通过该方法,可基于试验测定的模态频率值,设计结构简单的控制器,有效提升磁轴承系统对转子一阶弯曲临界振动的阻尼效果。仿真与试验结果均证明了控制器的有效性,最终实现转子系统在高于48 000 r.min-1的转速下,平稳超越一阶弯曲临界,并成功运行到81 840 r.min-1。     

磁悬浮储能飞轮系统中的磁轴承参数辨识

精确的参数辨识是设计磁轴承控制器的基础.针对磁悬浮储能飞轮系统分别采用了电磁力测量法和自由振荡法对磁轴承的电流系数和位移系数进行了参数辨识,同时使用辨识到的参数进行了系统仿真.通过辨识结果和理论值,以及仿真和实际测量到的系统的时域冲击响应的比较,表明辨识结果有比较高的准确度.这两种方法均可有效地对磁轴承系统参数进行辨识,使用辨识参数所设计的控制器实现了飞轮系统稳定运行至20 000 r/min, 并实现了对外发电输出能量.     

基于逆系统解耦永磁同步电动机直接转矩控制

基于PMSM定子静止坐标系中的非线性数学模型,以电磁转矩和定子磁链幅值为目标控制变量,针对DTC-PMSM提出一种逆系统解耦控制策略,并讨论不同类型同步电动机可逆条件.该控制策略借助逆系统理论,将复杂的静止坐标系中DTC-PMSM非线性系统解耦成独立的一阶线性转矩子系统和一阶线性定子磁链子系统;采用PI控制器实现转矩和定子磁链双闭环控制,以达到转矩和磁链的动态解耦.实验结果表明,新型PMSM-DTC系统具有良好的动静态性能.     

主动磁轴承的神经网络自适应PID控制

针对主动磁轴承系统的本质不稳定性、非线性和参数不确定性,提出基于BP神经网络的自适应PID控制器．该控制器输出含有P、I、D信号的非线性组合,补偿了磁轴承系统的非线性．使系统控制效果良好;同时控制器可根据磁轴承的运行状况进行在线自学习和自校正,避免了传统PID控制器参数整定困难的缺点．最后基于某磁轴承系统的仿真研究表明了该控制器的有效性。     

磁悬浮轴承系统的试验研究

对数字控制五自由度磁轴承系统的结构、硬件电路的组成进行了研究,实现了数字控制五自由度磁轴承全悬浮.综合分析了磁轴承系统的特性,作为磨削电主轴的磁轴承,其静态轴向最大承载力为1 160 N,径向前后端磁轴承最大承载力分别为798 N和428 N,轴向最小静刚度为1 412 N/μm,径向为535 N/μm.所设计的磁轴承满足磨削电主轴的承载力要求,实测静刚度在承载能力范围内达到应用要求.转子位移数据及轨迹的记录反映了磁轴承的精度,冲击试验说明系统基本上具备了大范围一致稳定性.     

基于力控的三容液位系统解耦控制研究

在三容系统物料平衡的基础上,建立了系统的数学模型,根据三容液位系统的非线性特性,运用解耦原理设计控制器,将三容系统的非线性耦合解耦为三个一阶子系统.通过力控组态软件实现解耦控制,并对整个液位控制系统进行组态,构成控制精度高的三容液位系统.     

α阶时延逆系统的小波神经网络实现

研究采用小波神经网络(WNN)构造α阶时延逆系统的工程实现问题,并给出了α阶时延逆系统小波神经网络存在的充分条件.文中利用小波具有的时频局域化特性,完成小波神经网络的初始化,并去除网络中大量不必要的节点,使网络大大简化.仿真研究表明,该方法对α阶时延逆系统的实现具有良好效果.     

叉车底盘神经网络逆系统解耦控制

针对叉车底盘各子系统间的干涉和耦合特性,文章利用非线性系统的神经网络逆系统方法进行叉车主动后轮转向(active rear steering,ARS)与直接横摆力矩控制(direct yaw moment control,DYC)的解耦控制。在分析底盘系统可逆性的基础上,确定解耦变量配对关系,建立BP神经网络逆系统模型并串联到原底盘系统前,使叉车底盘系统解耦成2个独立的伪线性系统;设计PD闭环控制器并与神经网络逆系统组成复合控制器,并进行仿真验证。仿真结果表明,神经网络逆系统解耦控制策略能够消除底盘各子系统间的干涉和耦合,提升叉车的状态跟踪和操纵稳定性。     

动态解耦条件下异步电机的近似逆系统及应用

在动态解耦条件下 ,证明了异步电机非线性系统模型的解析性 ,并根据非线性系统理论求出了异步电机近似逆系统 .然后 ,以逆系统为前馈控制器 ,提供基本的控制信号 ,用 PID控制器为反馈控制器 ,产生补偿信号克服不完全逆系统误差和扰动 ,构成了异步电机复合速度控制系统 .仿真结果证明了该系统具有很好的速度跟踪性能和较强的鲁棒性能     

一种优化控制变风量空调系统的新方法

采用状态反馈解耦和遗传算法优化控制器相结合的方法提高变风量(VAV)空调系统中室内温度回路的控制精度和品质.采用状态反馈解耦以解除送风温度控制回路与室内温度控制回路之间的耦合,随后采用逆推法找到闭环控制系统特性方程的根与控制器参数的关系,再用遗传算法优化设计控制器的参数.实验结果表明,这些措施有效地提高了VAV空调系统中室内温度回路的控制精度和品质.     

基于PSO的板形板厚小波神经网络解耦PID控制

针对板形控制和板厚控制是相互耦合的综合系统,提出了一种新的解耦PID控制算法·首先用小波神经网络构造α阶时延逆系统,对综合系统进行输入输出解耦;然后对解耦后的独立的单变量系统采用PID控制·这种解耦方法无论是从理论分析还是仿真验证,均证明是可以实现完全解耦的·考虑到被控对象是一个带有时滞的非线性系统,提出采用PSO优化算法对PID参数进行自适应调整·仿真结果表明所用方法简单有效,并具有良好的跟随性能和抗干扰能力;其控制效果优于传统的解耦PID控制·     

三自由度混合磁悬浮轴承耦合特性

介绍了三自由度永磁和励磁混合磁轴承基本结构和悬浮力产生的工作原理;用等效磁路法对永磁和励磁混合磁轴承的磁路进行了分析,得出了悬浮力数学表达式;利用Matlab对磁轴承各自由度之间运动、磁路之间的耦合特性进行了计算分析,给出了三维网格图。理论分析表明各自由度在平衡位置附近时,运动之间没有耦合;各自由度控制磁通是相互独立的,磁路之间不存在耦合。试验表明：在不考虑运动、磁路耦合情况下,采用分散独立的PID控制方法,实现了磁轴承稳定工作,并且满足磁轴承性能控制要求。     

包含静止同步补偿器的电力系统逆系统方法

研究了包含静止同步补偿器(static synchnorous compensator,简称STATCOM)的单机-无穷大电力系统中逆系统方法的应用。首先论述了逆系统方法的基本概念,然后给出了研究对象的数学模型。将同步补偿器作为一无功电流源来处理,发电机采用二阶简化模型,在此情形下,给出了包含STATCOM的单机-无穷大系统的三阶动态模型。此时,STATCOM的等效无功电流成为系统的一个控制变量。利用逆系统算法,逐步给出被控系统的逆系统、反馈控制规律、α-阶积分逆系统、伪线性系统(积分解耦系统)。对所得解耦系统,应用最优控制方法进行综合。仿真结果显示了此方法的有效性。图2,参9。     

CNSCAD系统的逆控制器的设计原理及其实现

对于给定的由状态方程描述的非线性系统，根据逆系统方法对其逆控制器进行了算法设计，将原系统补偿成为具有线性传递关系的且已解耦的一种规范化系统─—伪线性系统，本算法利用逆程序加以实现．逆控制器作为ＣＮＳＣＡＤ的一个核心模块，已通过了测试和国家教委鉴定．     

推力磁轴承转子系统温度场

以实心铁芯涡流损耗及线圈铜损耗为主要热源,研究了推力磁轴承转子系统的电磁场、温度场及电磁场-温度场耦合效应.给出了基于电磁场-温度场耦合的轴对称温度场有限元求解方法.研究表明,造成系统温升的主要原因是推力磁轴承实心推力盘的涡流损耗.     

基于逆系统方法的变速变桨距风机的桨距角控制

为优化变速变桨距风电系统的高风速区风电系统的风能捕获,基于奇异摄动理论和逆系统方法提出一种非线性的桨距角控制器.该方法将风电系统模型简化为一阶动态系统,并设计其逆系统与之级联.由于级联系统呈"伪线性",可由线性系统理论的相关方法设计其动态性能.理论分析和仿真实验证明了系统的稳定性.与传统的比例积分(PI)控制器相比,该非线性控制器可以减小风速波动所引起的风机机械转矩、转速和系统输出功率的脉动;与其他非线性控制器相比,该控制器更易实现和移植.     

燃料电池系统空气供应内模解耦控制器设计

针对高压质子交换膜燃料电池空气供应系统的空气流量和进气压力具有较强的耦合性这个特性,将内模控制原理与多变量解耦控制理论相结合,提出了空气流量和进气压力的鲁棒解耦控制策略.仿真结果表明,采用内模解耦控制不仅能实现被控量的解耦,而且在系统模型失配的情况下可以获得比传统PID(比例-积分-微分)解耦控制器更好的鲁棒性;同时控制器参数少,整定简单.     

基于分数阶控制器的分数阶混沌系统同步

基于Lyapunov稳定定理,研究了分数阶混沌系统的同步问题,提出了一种新的分数阶控制器对分数阶混沌系统进行同步控制.新的同步方法能够应用到任意的三维分数阶混沌系统,且具有简单通用、理论严密的特性.通过对分数阶Chen混沌系统和分数阶Lü混沌系统的数值仿真,结果证明了该方法的正确性和有效性.     

基于神经网络逆系统的智能汽车纵横向解耦控制

针对汽车纵横向运动中的耦合现象,以四轮驱动、前轮转向的智能汽车为研究对象,建立汽车纵横向动力学模型并通过Interactor算法对模型的可逆性进行分析.在已有的传统伪线性系统结构的基础上,根据智能汽车的特点,建立了可对接智能汽车上层规划模块的伪线性系统.为了实现汽车纵横向运动之间的解耦,采用基于神经网络逆系统的解耦控制策略,构造神经网络并对其进行训练,并将神经网络逆系统与内模控制器组成闭环控制回路,对纵向速度和横摆角速度进行内模反馈调节,进一步提升控制系统的性能.仿真结果表明,所设计的基于神经网络逆系统的控制方法能实现良好的解耦特性,且相比于其他的控制方法,在各种输入条件下,都能实现对于期望速度和期望横摆角速度良好的跟踪性能,同时,质心侧偏角始终被控制在一个较小的范围内,这有利于智能汽车路径跟踪的精确性和行驶稳定性.