伺服驱动系统高增益速度环的振动抑制方法

为解决速度控制器增益过大和负载扰动等因素引起伺服系统振动,导致系统不稳定的问题,提出伺服驱动系统高增益速度环的振动抑制方法.首先,采用速度振动信号反馈补偿的方法,设计滤波器提取振动速度信号作为速度反馈补偿;然后,采用内模控制(IMC)观测器进行负载扰动补偿,将观测出的扰动转换成对应的电流量,对电流环指令信号进行前馈补偿.仿真结果表明:与比例积分(PI)控制和传统的观测器补偿法相比,文中方法能有效地提高系统的响应和抗扰动性.     

基于Σ-Δ采样的高性能PDF电流控制策略研究

针对永磁同步电机(PMSM)电流环控制精度低、动态性能差等问题,采用伪微分反馈(PDF)控制器并结合Σ-Δ采样法进行控制策略设计.为最大程度提升系统的动态性能,基于伪微分反馈控制环路模型对电流环带宽限制因素进行分析,提出了一种改进PDF电流控制策略.该策略考虑PDF算法结构特性及Sinc3滤波解调特点,通过设计抽取率不同的双反馈回路并结合即时采样即时更新策略,最大程度降低环路延迟对系统动态性能的影响.在相同的永磁同步电机模型参数下,仿真对比不同控制策略下电流环响应性能,并基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)伺服平台进行验证.仿真及实验结果表明:提出的改进PDF控制策略能在不改变开关频率前提下拓展电流环带宽3倍以上,且具有较好的抗谐波扰动能力,大幅提升交流伺服系统控制性能,满足高性能应用场合需求.     

阴影光照条件下光伏阵列的最大功率点跟踪方法

提出一种基于线性函数的自适应步长滞环比较法的最大功率点跟踪(MPPT)方法.首先,在阴影光照条件下,构建光伏电池的双二极管等效电路,在Matlab/Simulink仿真平台上对光伏阵列输出特性曲线进行仿真;然后,分析文中方法的工作过程,通过仿真和实验对比文中方法与扰动观测法的控制效果.结果表明:文中方法可以准确地跟踪到阴影光照条件下光伏阵列的最大功率点,提升MPPT的跟踪效果.     

变速恒频风力发电机组动态稳定性仿真

以双馈风电机组为研究对象,介绍了双馈风力发电系统的基本结构.应用M atlab/S imu link搭建了双馈风电机组并网运行仿真模块,并对其在风速扰动下的动态稳定性做了仿真试验研究.结果表明双馈风电机组对风速的扰动有一定的适应能力,能保证系统的稳定运行.     

基于神经网络的不稳定时滞对象控制

针对过程控制工业中的一类不稳定时滞对象存在的难以稳定、鲁棒性差、对输入的变化和扰动十分敏感的问题,采用了基于神经网络的双自由度控制结构.在利用内环控制器镇定对象并且提高系统反应速度、减轻输出的振荡的同时,结合Guillermo等提出的比例-积分-微分(PID)参数镇定区域理论优化设计外环BP神经网络控制器的学习范围、学习方式和初始参数,改善系统设定值跟踪和扰动抑制的性能,提高系统鲁棒性.仿真结果表明,即使在建模有误差的情况下,该控制结构仍能比传统双自由度PID控制有更好的控制效果和鲁棒性.     

一类平面五次扰动系统的极限环分支

研究了一类五次哈密顿系统在五次扰动下的极限环分支.应用定性理论方法和数值计算方法得出该系统可以同时分支出4个极限环.使用数值模拟方法给出了4个极限环的具体位置,同时呈现了双尖点极限环.     

基于滑模控制与工程设计法的随动系统

红外焦平面成像导引头的双框架陀螺稳定平台在不考虑内外框相互耦合的情况下,每个轴系可以独立视为直流电机控制的随动系统.借鉴实际系统,介绍随动系统的工程设计方法.针对系统设计过程中遇到的非线性和环境实验中抗振动冲击等问题,利用滑模控制在参数变化和干扰作用下具有较高控制精度的特性,在速度闭环中采用积分型滑模控制.滑模控制最大的缺点是由于实际系统存在惯性等因素造成抖振,因此通过工程设计方法缩短电流环的时延并利用该法选取积分型滑模状态参数,提高滑模控制的精度.结合电流环在一定条件下可以等效为惯性环节,导出滑模控制状态方程,并对扰动进行补偿以提高系统控制的准确性.通过仿真证明滑模控制结合工程设计方法的有效性.     

基于扰动观测器的旋转倒立摆滑模控制

该文针对旋转倒立摆中存在的匹配和不匹配不确定性扰动对系统的影响,提出了一种基于扰动观测器(DOB)的滑模控制(SMC)方法。通过设计一种基于扰动估计的滑模面,提出利用DOB的方法来抵消系统中的匹配与不匹配扰动,并利用李亚普诺夫稳定性定理证明所设计的控制器可以保证闭环系统的稳定性。借助MATLAB仿真软件和实验平台对系统进行仿真控制实验,与传统的比例-积分-微分(PID)控制方法进行比较。结果显示:当旋转倒立摆系统受到外加扰动时,基于DOB的SMC方法和PID控制方法都能使系统恢复平衡。在同等条件下,PID控制方法虽然让旋转倒立摆的摇杆在1.5 s左右恢复稳定,但摇杆已经偏离了原来的平衡位置,摆杆也出现了大幅度的晃动。在基于DOB的SMC方法作用下,旋转倒立摆的摇杆在经过1 s的小幅度转动后又稳定在了平衡位置,摆杆也在小幅度振荡后保持平衡。     

二阶扰动观测器实现永磁同步电机电流补偿控制

永磁同步电机速度伺服系统的电流环存在外部干扰和系统参数摄动,影响了PI控制的性能.利用系统输出与内模输出误差,设计一种新型的鲁棒内环扰动观测器,来估计系统不确定量补偿量.在保证系统鲁棒稳定性条件下,设计扰动观测器的动态响应为二阶系统,达到无稳态误差.实验仿真表明,增加了扰动观测器补偿的PI电流环控制系统,能够很好地抑制电流环中的扰动,减小电流波动,提高电流的跟踪精度.     

基于Matlab的无刷直流电机自适应控制系统的研究

在分析无刷直流电机(BLDCM)的数学模型的基础上,建立了控制系统的Simulink仿真模型,提出了无刷直流电机调速系统单神经元自适应控制方法.该方法在调速系统中,电流环采用滞环电流控制,转速环采用单神经元自适应控制器控制,实现了双闭环自适应控制的调速系统.仿真结果表明:这种新型的控制方法响应快、无超调、鲁棒性强,较传统PID控制具有更好的动、静态特性.     

采用模糊扩张状态观测器的四旋翼无人机滑模轨迹跟踪控制

针对四旋翼无人机(UAV)的轨迹跟踪控制存在外界未知扰动的问题,提出一种基于模糊扩张状态观测器的非奇异快速终端滑模控制算法.首先,根据双闭环控制结构分别对姿态内环、位置外环引入模糊扩张状态观测器,利用该观测器对系统所受到外部总扰动进行在线估计.然后,根据模糊扩张状态观测器的观测值,设计非奇异快速终端滑模控制器,保证四旋翼无人机的状态变量可在有限时间内收敛于期望轨迹.最后,根据李亚普诺夫理论,得出四旋翼无人机系统的闭环稳定性,并通过仿真对比实验验证该控制算法的优越性.结果表明：所提的控制算法可以提高跟踪性能,并有效增强系统的抗外界干扰能力.     

参数自调整模糊-PI控制器在转位控制系统中的应用

针对车载导航系统中的转位系统所存在的干扰非线性和不确定性,设计了双闭环控制系统. 内环采用参数自调整模糊-PI复合控制器,利用模糊控制的仿人控制思维,改善了系统的动态性能;引入的PI调节器保证了系统的稳定精度,弥补了模糊控制的不足,系统的鲁棒性和稳态精度都有所提高;在进行控制器切换时,依据控制量的大小调整PI控制器的参数. 外环使用PI控制,保证了位置控制精度. 仿真数据表明,在外界干扰存在的情况下,通过双环控制,转位控制系统具有运行平稳、抗干扰能力强且定位精度高的特点.      

基于PI-QPR控制的双向变流器并网研究

针对双向变流器在并网馈能过程中采用比例积分控制存在稳定性误差和系统扰动等问题,在传统的PI双闭环控制策略的基础上,设计了一种新型的双闭环复合控制方法,即在两相静止坐标系下将准比例谐振控制应用于电流内环控制,电压外环采用PI的控制策略;通过MATLAB/Simulink仿真,结果表明:采用该复合控制策略可以实现无静差控制,降低了双向变流器并网电流的谐波含量,系统具备良好的动态性能和鲁棒性能。     

基于线性自抗扰与重复控制的虚拟同步发电机并网逆变器控制策略

在强耦合、高精度控制等场合下,传统电压电流双闭环控制基于VSG的逆变器并网时会存在动态响应速度慢、抗干扰能力差的问题,由此提出基于VSG的新型电压电流双闭环控制策略,将线性自抗扰控制与重复控制相结合作为电压外环控制,电流内环仍采用PI控制,其中线性自抗扰控制抗干扰能力强,且加快了基于VSG的逆变器并网动态响应速度,重复控制提高双闭环控制跟踪精度。首先详细分析基于VSG的逆变器并网系统数学模型;其次进行线性自抗扰控制与重复控制的设计;最后在MATLAB/Simulink平台下搭建仿真模型,仿真结果表明：在功率扰动与三相短路故障工况下,所提控制策略加快了基于VSG的逆变器并网动态响应速度,且抗干扰能力强,跟踪精度高,验证了所提策略的有效性和可行性。     

基于C32摩擦焊机双闭环控制系统

针对目前摩擦焊机用户对焊接产品提出更高质量、高精度的生产要求,设计了一液压双闭环控制系统。该控制系统通过监控液压系统压力和比例溢流阀阀芯位移,对压力使用模糊PID控制器控制调节,位移采用PID控制器调节来控制摩擦焊机的轴向压力控制精度,并运用AMESim/Simulink对该系统进行联合建模仿真。仿真结果表明双闭环控制系统比PID控制下的单闭环控制系统能更好地改善摩擦焊机的轴向焊接压力精度,提高焊接产品的质量和稳定性。     

基于电动直线负载模拟器的排气压力模拟研究

在电磁驱动配气机构中,排气门开启过程中受到气体压力影响,为了验证排气门控制策略的有效性,设计了一种能够模拟排气压力的电动直线加载系统。针对电动直线加载系统多余力及其他非线性扰动因素影响加载力跟踪精度问题,引入前馈补偿,以加载力作为外环,电流闭环为内环的双闭环复合PID控制策略。给定恒定力和正弦力进行直线加载跟踪性能对比分析,结果表明与传统PID控制相比,复合前馈PID控制有效抑制了加载系统的多余力。为了验证方案的可行性,建立了电动直线负载模拟平台,对排气压力模拟进行试验研究,结果表明在误差允许范围内,能够实现对排气压力的模拟。     

电动特种车辆超低速电机控制策略

为满足机场地面电动特种车辆超低速行驶的特殊工况要求,以内置永磁同步电机作为研究对象,对传统以转矩为控制目标的矢量控制策略加以改进,提出一种基于恒转速控制下结合电压前馈补偿的双闭环模糊控制策略,运用Simulink搭建双闭环模糊矢量仿真模型,并对样车平台实车测试.仿真结果与实验数据表明,改进控制策略在超低速工况下可有效提高电机转速响应速度与稳定性;减弱电流波动与峰值电流;提高扰动情况下的转矩输出能力与稳定性.     

无刷直流电机的变论域模糊自适应PID控制系统设计

为了改善无刷直流电机的调速性能,针对普通模糊PID速度控制器的缺陷,研究了基于变论域思想的自适应模糊PID控制器及其在BLDCM控制系统中的应用.在Matlab仿真平台下,建立了BLDCM的模型,构建了BLDCM的电流、转速双闭环控制系统,其中转速环采用了变论域自适应模糊PID控制器,电流环采用普通PID控制器.仿真结果表明,与常规PID控制器和普通模糊PID相比,采用变论域自适应模糊PID控制器的优势在于:转速输出无超调、响应速度快、控制精度高,具有较强的鲁棒性和自适应能力.     

运动光电成像跟踪系统视轴稳定伺服控制设计研究

在对运动光电成像跟踪系统瞄准线视轴稳定单速度环伺服控制结构分析的基础上，提出一种由速度内环和稳定外环组成的串级伺服控制结构，其中速度内环和稳定外环分别由直流测速机和速率陀螺构成闭环反馈．内环调节器采用由模拟硬件实现的有源PI校正，稳定外环采用积分自调整PID复合控制策略．理论分析表明该方法能够将系统抗摩擦力矩干扰和隔离载体扰动功能由内、外速度环分开实现，系统抗干扰性、参数变化敏感性等较单环控制有较大提高．在稳定跟踪模拟转台上的仿真及测试实验显示基于DSP实现的串级控制能够更有效地隔离系统中各种扰动影响，控制性能优于单速度环控制，验证了所采用控制方式的有效性．     

用FCGA优化的四辊冷轧机恒张力模糊控制系统的设计

为了保证冷轧机轧制中带钢恒张力这一特点，设计了四辊冷轧机恒张力模糊控制系统。该系统含有电压、电流和速度三个内环，最外环为张力环；电压环和电流环采用一维模糊控制器控制，速度环和张力环采用二维模糊控制器控制。为了加强模糊控制的自适应性，采用了一种模糊控制的遗传算法将外张力模糊控制器的隶属参数进行优化。理论分析和仿真结果都表明该系统对带钢恒张力控制具有很强的鲁棒性和实时性，即使在变工况下（大范围变负荷下）也保持了良好的控制性能。