3电机同步系统的2阶模糊免疫自抗扰控制

为了解决系统快速响应和小超调之间的矛盾,进一步提高控制系统的控制性能,结合免疫控制理论和自抗扰控制(ADRC)技术提出了2阶模糊免疫自抗扰控制策略.利用生物自适应免疫机制来提高控制系统的鲁棒性能,在一定程度上解决了小超调和系统上升时间短之间的矛盾;利用2阶自抗扰技术实现了速度和张力的强解耦;利用模糊算法实现了非线性智能免疫控制;同时对控制系统的稳定性进行了证明.仿真和试验结果表明,该控制策略要明显优于传统的PID控制,采用该控制策略的系统响应速度快,超调量小,解耦能力强,跟踪精度高,抗干扰能力强.     

无刷双馈电机的自抗扰控制策略研究

基于同步旋转坐标系的无刷双馈电机(Brushlessdoubly-fedmachine,简称BDFM)的矢量解耦控制策略,可以实现控制绕组定子电流的转矩分量和磁链分量的解耦.但是,由于在实时控制中存在着外部干扰、参数变化和非线性等不确定问题,使得解耦后的定子电流转矩分量和磁链分量之间仍存在一定程度的耦合.运用自抗扰控制器原理,可同时实现BDFM的解耦控制和完全线性化,进而改善BDFM控制系统的动、静态性能及其鲁棒性.     

基于自抗扰模糊参数优化的纵列式植保无人机姿态控制仿真

针对纵列式植保无人机飞行控制系统中姿态控制的高要求和飞行中存在的各种未知扰动和参数不确定,提出了一种自抗扰模糊参数优化控制策略,以实现纵列式植保无人机姿态控制的高性能.包括安排过渡过程以减少超调,提高响应速度;设计扩张状态观测器来处理未知干扰和参数不确定性;为了提高控制系统的动态性能,采用模糊控制对非线性反馈控制律的增益进行在线调整.仿真结果表明:与常规PID以及模糊PID相比,模糊自抗扰控制策略能够快速有效地抑制干扰,具有较高的控制精度和较强的鲁棒性等特点.     

基于线性自抗扰控制的磁悬浮轴承控制策略

针对五自由度磁悬浮轴承控制系统,设计了一种线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)策略.利用扩张状态观测器实时估计由系统内部参数不确定性和外部扰动构成的总扰动量,并通过设计的PD控制律补偿扰动对被控对象输出的影响,提出整定控制器带宽参数和观测器带宽参数的方法.通过仿真曲线和控制系统性能指标计算,对比线性自抗扰控制策略与传统PD和PID控制策略.结果表明:本文提出的线性自抗扰控制策略可有效改善系统的动静态性能,控制精度有一定提高,满足了系统快速响应的要求.     

基于神经网络控制的三电机同步系统

设计了基于神经网络的三电机同步控制系统.首先,给出了三电机变频调速系统的数学模型.其次,基于该模型设计的新系统包括:3个BP神经网络在线自整定参数的智能PID控制器,分别对系统中的速度和2个张力变量进行自适应控制;1个神经元解耦补偿器,通过训练网络权值,补偿各回路之间的耦合影响.最后,基于西门子S7-300 PLC构建平台,进行了解耦特性、跟踪性能和抗负载扰动能力的试验.结果表明,与传统PID参数控制系统相比,该系统能够根据不同的运行工况自动获得较优的PID参数,且对系统速度和张力实现了较好的解耦控制,具备了较好的动静态性能及较强的抗干扰能力.     

一类沸腾式流化床系统的自抗扰控制

沸腾式流化床系统具有多变量耦合、大时滞、大惯性的特点,而自抗扰控制器(activedisturbance rejection control,ADRC)可以将多回路耦合看作干扰进行实时估计并加以补偿.为此在分析该类系统动态特性的基础上,设计了具有解耦能力的完全分散自抗扰控制器.针对含时滞的回路,并联加入误差的比例,改进了ADRC的控制效果;根据实际对象的控制要求,进行负荷给定值扰动和给煤量扰动仿真实验,与加入静态解耦环节的PI控制效果进行比较.结果表明,对于文中所述的一类多变量系统,本文所设计的自抗扰控制系统结构简单、参数整定方便,并且可以获得良好的控制效果和较强的鲁棒性.     

放卷张力系统解耦控制器的设计

针对凹版印刷机放卷系统对张力控制稳定性的要求,提出了一种利用自抗扰控制( ADRC)技术来设计张力解耦控制器的新方法.根据放卷系统的工作机理,建立了放卷张力系统的非线性耦合数学模型,用ADRC方法推导了张力系统的解耦模型,得到了系统阶数和静态解耦模型.在放卷张力系统模型的基础上,利用ADRC技术对放卷系统的张力解耦控制器进行了设计.控制器内部鲁棒性和抗干扰性能的对比仿真结果表明,所设计的ADRC解耦控制器可以较好地实现系统的解耦,并具有比传统比例积分微分控制器更好的内部鲁棒性和抗干扰性.     

基于自抗扰控制器的感应电机变频调速系统

设计了由4个一阶自抗扰控制器构成的多环调速系统.该系统将电机模型中的交叉耦合项、易变参数以及负载统一归为未知"扰动",用自抗扰控制器的扩张状态观测器进行观测,并采用非线性状态误差反馈控制器补偿,实现控制系统的精确解耦和简单线性化.该控制方案不需要精确的电机参数,使得自抗扰控制器的设计能够独立于感应电机的精确数学模型.半物理仿真软件SaberDesigner中的器件级仿真实验表明,相对于经典PID控制器,自抗扰控制器对负载扰动和电机参数变化具有更好的鲁棒性和动态性能.     

车辆主动前轮转向与主动悬架的自抗扰控制方法

为实现主动前轮转向系统与主动悬架系统的集成及解耦控制,该文采用自抗扰方法对两个子系统进行集成控制,设计了主动前轮转向和主动悬架的自抗扰控制器,并进行了路面扰动输入下的双移线试验。研究了车辆的路径跟踪性能、转向路感、转向灵敏度和舒适性,对比分析了无控制、主动转向单独控制和主动悬架单独控制系统集成的控制特性。结果表明,自抗扰集成控制的主动前轮转向与主动悬架能同时改善转向性能指标和舒适性能指标,提高了车辆操纵稳定性和乘坐舒适性。自抗扰控制器设计无需精确数学模型,干扰抑制也无需扰动模型,控制方法简单,鲁棒性好,易实现转向、悬架及各悬架间的解耦控制。     

基于ADRC的2D舞台威亚系统软硬融合同步协调方法

针对舞台威亚控制系统存在机理模型难以建立、同步协调运行性能易受机电设备自身参数摄动及外界未知干扰影响等问题,根据自抗扰控制的思想,从建立威亚控制系统的"抗扰范式"入手,结合软同步协调及位置偏差耦合算法,提出一种基于自抗扰控制技术的舞台威亚系统软硬融合同步协调控制策略.该策略首先利用自抗扰控制器对威亚系统中的"总扰"进行实时估计与动态补偿,以提高威亚系统的单机控制性能;其次采用并联同步位置偏差耦合算法以硬同步方式实现威亚系统水平及垂直方向的高精度同步运行;进而又以软同步算法协调威亚系统水平与垂直方向之间的运行,使其按预设的姿态轨迹行进.仿真结果表明,该控制方法具有很好的同步协调性能和鲁棒性.     

基于模糊RBF神经元网络的冷连轧板形板厚多变量控制

针对板带材轧制是一个复杂的非线性过程,板形控制(AFC)和板厚控制(AGC)又是相互耦合的一个综合系统等特点,提出了一种基于模糊RBF神经元网络的冷连轧板形板厚多变量综合控制系统.仿真结果证明了此AFC-AGC控制系统具有良好的自适应跟随和抗扰性能,其控制效果优于传统的解耦PID控制.     

基于自抗扰控制器的异步电机矢量控制

针对异步电机的高性能鲁棒问题,采用自抗扰控制理论,设计并实现了基于自抗扰控制器的异步电机矢量控制方案。将电机模型中的耦合项及参数摄动视为系统扰动,采用扩张状态观测器进行观测并加以补偿,简化了系统结构,提高了响应速度。为减小运算量,对自抗扰控制器的典型结构作了简化处理,使控制周期缩短约1/2,提高了实时控制性能。仿真和物理实验表明,该文研究的基于自抗扰控制器的矢量控制系统,在70%额定负载突卸情况下的动态速升仅为0.8%,动态性能优异,对转子参数变化也具有较强的鲁棒性。     

基于自抗扰控制技术的单元机组协调系统

针对单元机组协调系统具有多变量强耦合、非线性及参数时变的特性,提出了基于自抗扰控制技术的单元机组协调系统控制方案.其主要特点是把每个通道的耦合环节看成该通道的外扰,通过自抗扰控制器中的扩张状态观测器对总扰动进行估计,并在控制信号中加以补偿,从而实现了单元机组的解耦控制.通过对一个通用的非线性协调系统模型的仿真研究,表明了该方案具有较好的解耦效果、较快的响应速度和较强的抗干扰能力.     

四旋翼无人机自抗扰飞行控制器研究

为了提高飞行过程的抗扰动能力,针对四旋翼无人机自抗扰飞行控制器设计,分析自抗扰控制基本原理及其参数调节规律,在此基础上,改写四旋翼无人机动力学模型,引入虚拟控制量对位置和姿态进行控制解耦,应用扩张状态观测器实现状态解耦和扰动估计。最终得到四旋翼无人机双闭环自抗扰飞行控制器,实现对其位置和姿态的闭环控制。仿真实验结果表明,所设计控制器具有良好的解耦效果、抗干扰能力和鲁棒性能,可以实现对四旋翼无人机的飞行控制。     

双旋翼无人机串级线性自抗扰控制

介绍线性自抗扰控制器(LADRC)和串级线性自抗扰控制器的组成结构,包括线性跟踪微分器、线性扩张状态观测器以及线性误差控制律,并给出各部分的典型算法。为了解决纵列式双旋翼无人机姿态控制系统中欠驱动、多变量、强耦合的控制问题,设计串级线性自抗扰控制器。研究结果表明:所设计的串级线性自抗扰控制器参数少,便于参数整定,能够满足控制精度及快速性的要求,并且具有较强的鲁棒性、抗干扰性能力以及对非线性强耦合系统的解耦能力。     

自抗扰参数模糊自整定无刷直流电机控制研究

在电机控制当中,自抗扰控制器(ADRC)是提高系统鲁棒性的有效手段之一,但是其需整定的参数过多,不便于实际操作,本文结合模糊控制技术,对自抗扰控制器的参数进行自整定,不仅保持了ADRC原有的优良性能,而且提高了其自适应能力.同时结合无刷直流电机本身的特性,推导出了BLDCM作为被控对象的二阶状态方程,仅用一个参数模糊自整定的自抗扰控制器就实现了无刷直流电机的运行控制,保证了BLDCM控制系统结构的简单性.仿真表明,此控制系统对BLDCM的内部参数的摄动和外界扰动具有很强的自适应性和鲁棒性,并且结合实验验证了其可行性和有效性.     

全向移动机器人自抗扰解耦控制

针对全向移动机器人系统存在的模型复杂、强耦合以及内外随机扰动造成控制困难的问题,提出自抗扰控制方法.以八轮全向移动机器人为例,通过分析运动学、动力学模型,设计自抗扰解耦方法.以非线性函数作为自抗扰控制器各部分的状态反馈,采用扩张状态观测器估计内外随机未知扰动并给予主动扰动补偿.仿真试验表明:与传统PID控制器相比,经过解耦的自抗扰控制器对全向移动机器人具有较好的控制效果,能够抑制未知扰动,提高系统性能.     

永磁同步风力发电机的时滞补偿自抗扰控制设计

针对直驱式永磁同步风力发电机系统存在非线性、多变量、强耦合、模型不确定和控制时延等问题,提出一种基于时滞补偿的自抗扰控制策略.该策略首先利用Smith预估器补偿时延,使自抗扰控制器作用于无时延环节,然后引入非线性扩张状态观测器对建模误差和多变量耦合等内部干扰以及外部环境的不确定性进行估计,并通过前馈通道进行实时补偿,消除内外干扰的影响,实现最大功率跟踪,最后基于Matlab/Simulink系统展开对比验证.结果表明:该控制策略能有效提高系统的稳定性和抗干扰能力,其跟踪性能优于传统自抗扰控制方法.     

基于自抗扰的高超再入飞行器轨迹线性化控制技术

在高超再入飞行器运动模型的基础上,全面分析了全弹道3通道间的运动学耦合、惯性耦合、气动耦合和控制耦合.针对该强耦合系统的姿态跟踪问题,基于时标分离和奇异摄动原理,分别在姿态环慢回路和快回路设计了基于自抗扰的轨迹线性化控制器.结合控制器的设计过程,从前馈、反馈、干扰观测与补偿等角度全面分析了自抗扰轨迹线性化控制方法的通道解耦机理.仿真结果验证了解耦机理分析的正确性,表明自抗扰轨迹线性化方法具有很好的解耦效果,适合用于强耦合系统的控制器设计.      

冷连轧机厚度和张力系统的智能解耦控制

现代冷连轧机组中的厚度和张力系统具有多变量、强耦合、不确定等特点.以某厂1700mm冷轧机组为背景,以现场数据为核心,建立了厚度和张力耦合系统数学模型.针对系统模型的参数扰动以及外部扰动等不确定性,提出了基于准对角递归神经网络多变量PID控制策略,该策略具有较强的表达和处理瞬态信息的能力,实现了厚度和张力系统的解耦控制.仿真结果验证了本算法的有效性,其解耦响应速度和抗干扰能力明显优于传统解耦控制效果,适合解决非线性系统的动态问题.