最佳数字控制系统的设计及仿真的通用程序

本文介绍了按照最小调节时间进行设计(即按有波纹最少拍和无波纹最少拍系统设计)的计算方法和BASIC通用程序。本程序对数字控制系统的离散部分和连续部分分别采用不同的方法予以处理。数字控制器用差分方程表示,连续部分用离散相似法计算。这样不仅使算法简单,具有通用性,且计算速度快。只要先求出广义对象(包括零阶保持器和被控对象)的脉冲传递函数,并写成标准形式,采用人机对话,利用本程序就可自动设计出在各种典型输入信号(阶跃、速度、加速度输入)作用下的最佳数字控制器,并可求出系统的时域响应;它可设计有波纹最少拍系统也可设计无波纹最少拍系统;可计算无数字控制器的采样系统时域响应,也可计算连续系统的时域响应。为数字控制系统的设计、分析提供了很大的方便。也为今后直观教学提供了很好的条件。     

快速数字随动系统的双模控制

本文研究用双模控制实现数字位置随动系统的快速控制。在控制开始阶段偏差大时,采用bang-bang控制,实现快速粗定位;当控制临近结束偏差较小时,采用无波纹最小拍控制,实现限时精定位,从而达到快速、精确定位的目的。本文的控制对象是具有时滞环节的双积分系统。文中给出了:(1)最小拍线性控制区的划定方法;(2)由bang-bang控制切换为无波纹最小拍控制的条件、切换公式;(3)实现最小拍控制的脉冲传递函数D(Z);(4)具有时滞的双积分系统bang-bang控制的开关线方程。所有的理论分析,都通过实例用数字机进行仿真验算。文中给出了数字仿真程序框图和仿真曲线,结果与理论分析相符。     

采用两自由度结构的最小拍无纹波控制系统

提出了一种基于两自由度控制器结构的最小拍无纹波控制系统的设计方法。通过有步骤地解两个刁番都方程来直接确定控制器的各个参数。这样所得到的最小拍无纹波控制系统在经过有限拍时间后,可以精确地跟踪预先给定任意函数类的参考输入信号。     

一种非最小相位系统控制方法

针对非最小相位系统提出了一种非线性控制方法。利用一种非线性函数对常规PID控制的三个控制项分别进行非线性修正,形成一种非线性PID控制器,并结合这一控制器的直观物理意义,在状态平面上通过旋转该控制器来改变闭环系统的负零点个数,以适应非最小相位系统的控制需求。仿真结果表明,与线性PID控制器相比,本文方法在减小负调幅值的同时缩短了系统调节时间,较好地解决了非最小相位的控制问题。     

零幅相误差跟踪控制器

非最小相位系统的不稳定零点给前馈控制器的设计带来了很大的困难。零相位误差跟踪控制器 (ZPETC)的提出部分地解决了这一问题。为了进一步提高跟踪精度 ,减小幅值误差 ,提出了调幅滤波器 ,与 ZPETC串联构成零幅相误差跟踪控制器。理论上可以实现理想跟踪控制 ,即输出可以完全复现输入信号。仿真结果表明 ,该前馈控制器可以精确跟踪方波输入信号     

倒立摆的输出反馈控制

倒立摆是不稳定的非最小相位系统,其H∞输出反馈缺乏鲁棒性。用带宽设计的观点分析了不稳定非最小相位对象的控制难点,指出非最小相位的控制要求系统的带宽要窄,而不稳定对象的控制则要求带宽要宽。提出用一个宽带宽的回路对不稳定动态部分进行镇定,再对只具有非最小相位的回路设计一个窄带宽的控制器。通过仿真表明,这样的设计具有良好的鲁棒性。     

最小拍采样控制系统的计算机辅助设计

本文在文献[1]的基础上,进一步讨论广义对象脉冲传递函数G(Z)的零、极点在整个Z平面上分布时,三种典型输入信号下有波纹和无波纹最小拍系统数字控制器D(Z)的设计方法。设计的算法简练、直观、有实用性并不受任何条件限制。程序中加入了说明、例子、输入参数、修改参数显示打印等功能块,并设置了自动保护和人机对话。     

最小拍无波纹系统采样周期选择的一种计算方法

本文分析了最小拍无波纹系统在阶跃输入的情况下、控制对象具有二阶振荡特性时,控制对象的参数与采样周期的关系。从尽可能提高随动系统快速性的角度出发,充分利用控制对象饱和特性的限制条件,用曲线拟合方法求出采样周期的计算公式。并用计算机仿真进行实验研究,证明所提出的采样周期计算公式是正确的。为采样周期的选择提供了公式计算法。     

一类非最小相位对象的内模预测控制:SISO情形

针对一非最小相位对象,在内模控制结构下,根据预测控制机理来直接优化设计一非因果FIR(有限脉冲响应)型控制器,提出了基于奇异值分解(SVD)的控制器系数估计算法.该控制方法既保留了预测控制滚动优化的特点,又保持了内模控制对偶稳定性的特性,是一种稳定化的预测控制新策略.     

一种新型的降阶预估自校正控制算法

大多数工业对象都存在着纯滞后时间,本文针对纯时滞控制对象,提出了一种具有参数自校正能力的控制器。数字仿真实验以及高温扩散炉实时控制结果证明,该算法适合于具有大纯时滞的最小相位或非最小相位系统,而且在实时性、控制精度等方面,具有突出的特点。     

改进无差拍的永磁同步电机自抗扰控制策略

传统永磁同步电机（PMSM）矢量控制系统受到外界干扰时,容易引起转速、电流剧烈波动。基于这些问题,提出了基于改进无差拍电流预测控制（DPCC）的永磁同步电机自抗扰控制（ADRC）策略。首先,设计自抗扰控制器用于转速环,代替传统的PI控制器,自抗扰会根据扰动强弱自我调节;其次,将改进的无差拍电流预测控制用于电流环,提高了整个系统的控制精度;最后,在Matlab/simulink进行仿真,将速度环ADRC+电流环改进的DPCC,分别与传统PMSM矢量控制系统及速度环PI+电流环改进的DPCC进行对比,结果表明：与传统PMSM矢量控制系统及速度环PI+电流环改进的DPCC控制系统相比,速度环ADRC+电流环改进的DPCC控制系统的超调量更小,抗干扰能力更强。     

一类线性不确定离散系统的广义l_1鲁棒跟踪控制

针对存在未建模动特性和外部干扰的被控系统,给出了一种同时考虑跟踪误差和控制输入的鲁棒控制器设计方法.结合l1优化方法和有限拍控制原理,首先分析最坏情况系统稳态跟踪误差简洁的表达公式;然后同时考虑系统跟踪误差和控制输入,问题便归结为一个非线性规划问题.采用可行点法处理它,进而得到了控制器.因为这类控制器设计过程中考虑了控制输入,所以它的适用范围更为广阔.而先前的控制器可认为是它的一种特例.     

MIMO有限拍无振荡数字控制器设计与实现

针对MIMO有限拍无振荡数字控制器设计表述各异的情况，提出一种切实可行的设计方法，给出一个MIMO系统设计实例。仿真结果表明，所提出的设计方法是正确的。     

基于无差拍的永磁同步电机无传感器控制策略

针对永磁同步电机直接转矩控制系统中存在转速和转子位置观测精度不高、转矩脉动较大等问题,提出一种基于无差拍的永磁同步电机无传感器控制策略。设计基于变指数趋近律和锁相环技术相结合的新型滑模观测器,采用变指数趋近律提高反电动势观测精度并证明其稳定性,用连续函数取代符号函数降低抖振,结合锁相环技术提取转速及转子位置信息。基于此,建立电机离散化模型推导出磁链、转矩无差拍控制律,设计无差拍控制器进一步削弱抖振,提高系统控制性能。仿真结果表明:该策略能准确观测转速和转子位置,有效抑制磁链、转矩的脉动,提高系统动态性能。     

离散广义系统的无振控制

通过讨论离散广义系统中的无振控制以及带有外加扰动的鲁棒控制问题,提出了在Ｅｘ(ｋ)或ｘ(ｋ)不能直接得到时,设计观测器,并采用与众不同的输入ｕ(ｋ)＝ＫＥｘ(ｋ),同时研究了在此输入情况下系统的正则性,分离性,无振控制·     

融资约束如何影响出口边际：来自我国制造业行业的证据

研究了一种适用于兼顾无功补偿的微网光伏并网逆变系统,提出一种单相光伏逆变器的复合控制方法.根据单相光伏逆变器的功率平衡原理,推导出光伏逆变器的直流侧二次纹波电压的大小,由此进行校正补偿消除逆变器输出的三次谐波电流.光伏单相并网逆变器的前馈基波调制信号可由其稳态数学模型得出,从而进行输出电流快速前馈控制,然后利用无差拍控制器来实现输出电流的闭环控制,从而形成了前馈+反馈的复合控制方法,可以实现单相逆变器输出电流的快速、无差跟踪.实验和仿真结果表明了本文所提出的复合控制方法能够提高光伏并网逆变器的工作性能,并改善微网的电能质量.     

基于改进遗传禁忌算法的PID控制器

目的 为提高带式输送机PID控制器的动态性能,对其参数进行优化.方法 采用改进的遗传禁忌算法,通过MATLAB/SIMULINK仿真软件,实现系统仿真.结果 将改进的遗传禁忌算法应用到PID控制器中.结论 研究表明采用改进遗传禁忌算法的PID控制器可以提高系统的动态特性.     

采用改进模糊PID控制的串联机械手追踪误差研究

针对串联机械手运动角位移跟踪误差较大问题,提出了改进模糊PID控制方法。创建串联机械手简图模型,给出机械手动力学方程式,设计了模糊PID控制系统。引用粒子群算法并对其进行改进,采用改进粒子群算法优化模糊PID控制器,将改进模糊PID控制器用于控制串联机械手角位移变化。采用Matlab软件对串联机械手角位移跟踪误差进行仿真验证,并且与传统PID控制器和模糊PID控制器仿真结果形成对比。仿真结果显示,串联机械手采用PID控制器和模糊PID控制器,其角位移跟踪误差较大,而采用改进模糊PID控制器,角位移跟踪误差较小。串联机械手采用改进模糊PID控制器,可以提高控制系统的稳定性,削弱机械手的抖动现象。     

电压型逆变器的无差拍控制技术研究

在阐明了无差拍控制电压型逆变器基本原理的基础上,研究了该控制方案的特点．通过对闭环系统极点、零点分布的分析,得出了系统鲁棒性较差等结论,对可以提高系统鲁棒性的方案的仿真结果进行了分析．