循环流化床机组的自抗扰控制研究

本文建立了循环流化床机组协调控制系统的非线性模型,根据现场运行数据辨识出模型中的动态参数。为更好的理解机组中各参数的动态关系,对该非线性模型的动态特性进行了理论分析,并通过仿真实验进行了验证。为提高机组的控制品质,协调控制系统采用直接能量平衡的控制结构,并且锅炉控制回路采用基于动态比例增益的前馈信号和改进的自抗扰控制器来提高回路的响应速度和抗干扰能力。仿真表明,采用自抗扰控制器的回路具有更快的跟踪性能和更强的抗干扰能力,Monte-Carlo随机试验也验证了自抗扰控制器具有更好的鲁棒性。     

循环流化床锅炉燃烧系统的自抗扰控制

针对循环流化床锅炉(CFBB)燃烧系统的强耦合和大延迟问题,采用相对增益的方法分析几种工况下的耦合性,并采用了主蒸汽压力送风量通道解耦策略。自抗扰控制器(ADRC)经过改进被应用在该燃烧系统,并将仿真结果与神经网络以及PID控制方法的结果进行了比较。仿真结果表明:ADRC在解藕、调节时间上均优于神经网络以及传统PID方法;在各种工况以及增加外扰情况下,该控制方案具有很好的适应性和鲁棒性,较好地解决了该系统强耦合、大延迟的控制难点。     

两层模糊控制在循环流化床床温控制系统中的应用

床温是循环流化床锅炉燃烧控制系统中的一个重要参数,本文设计了两层模糊控制系统对循环流化床床温进行控制,第一层为PID控制器,第二层为模糊控制,实现对PID控制器参数的修正,以改善单独由PID控制形成的不足,并根据PID调制器的调节过程,给出了一组确定PID的调节规则,仿真结果表明两层模糊控制动态性能明显优于常规定参数PID控制,且前者较后者的抗内扰能力强、鲁棒性好.     

基于果蝇算法的过热汽温自抗扰优化控制

锅炉过热汽温的动态特性会随运行工况发生较大变化,传统的控制方法难以达到理想的控制性能。该文基于线性自抗扰控制器设计串级优化控制方案,根据现有的比例-积分-微分(PID)控制器参数计算自抗扰控制器参数初值,进而基于改进的优化指标,采用果蝇算法优化出一组适用于不同工况的固定控制器参数。仿真结果表明:该方案能够很好地平衡快速性与稳定性的矛盾,且具有更好的性能鲁棒性。     

循环流化床锅炉主汽压自组织模糊滑模控制

对于循环流化床锅炉,其主汽压控制对象具有时变,大惯性,大滞后的特性。常规PID控制系统的品质不高。结合滑模控制与模糊控制的优点,本文采用了一种自组织模糊滑模控制器。仿真结果表明自组织模糊滑模控制在快速性、稳定性、鲁棒性等方面上较单纯的模糊控制或滑模控制具有更好的性能。可以在实际循环流化床锅炉控制系统中应用此控制器。     

性能评价方法在ADRC参数整定中的应用

针对自抗扰控制器参数较多、整定困难的问题,提出基于控制系统性能评价的自抗扰控制器参数整定方法.通过闭环系统的扰动-输出传函求解基准函数,对决定自抗扰控制器性能的参数进行优化.实验结果表明,该参数整定方法简单易行,在满足系统性能最优的前提下,能有效提高ADRC的控制效果.     

异步电机的新型非线性自抗扰控制器的研究

为提高控制系统的鲁棒性,抑制电机参数波动及负载扰动的影响,基于自抗扰控制器(ADRC)原理,提出了适用于异步电机控制系统的自抗扰控制器方案.自抗扰控制器由3部分构成:跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律.自抗扰控制器不依赖于被控系统的具体数学模型并对内外扰有较强的抗扰能力,而且在整个系统工作区间内都会有良好的鲁棒性与适应性.仿真结果表明自抗扰控制器对模型的不确定性以及测量噪声的鲁棒性较好,而且它还具有较优的动态性能.     

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.     

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.     

火电单元机组机炉协调柔性自抗扰控制

针对火电单元机组机炉协调系统中普遍存在的强耦合、参数时变、大范围变工况运行等问题设计柔性自抗扰控制方案。首先,利用柔性控制结构调整系统接近能量供需平衡,解决系统输出在快速性和稳定性之间的矛盾。在此基础上,设计自抗扰控制器对系统中的扰动、不确定性等进行估计和补偿,使控制系统具有较强的抗干扰能力和对机组变工况运行的自适应能力。根据实际控制要求,进行设定值跟踪实验、输入扰动实验、变工况实验和蒙特卡罗实验。研究结果表明:所设计方案综合柔性控制结构和自抗扰控制器的优点,具有良好的控制品质和很强的性能鲁棒性。     

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。     

一阶大时滞对象降阶自抗扰控制的鲁棒稳定性

针对一阶惯性大时滞对象,研究了Smith预估器结合降阶线性自抗扰控制(reduced-order linear active disturbance rejection control,RLADRC)的稳定性和鲁棒性问题.根据劳斯判据得到了使系统稳定的参数选择可行域,并通过数值仿真进行验证;然后基于频域响应分析了稳定可行域内系统的相角裕度范围;最后比较了降阶自抗扰预估控制与单独降阶自抗扰控制对被控对象参数摄动的鲁棒性,并基于蒙特卡罗实验证明了降阶自抗扰预估控制的动态性能更好、鲁棒性更强.这些结论可用于Smith预估器和降阶自抗扰预估控制器参数的设计.     

自抗扰控制技术在过热器主蒸汽温度控制系统中的应用

研究了自抗扰控制技术在过热器主蒸汽温度控制系统中的应用。首先介绍了过热器主蒸汽温度控制系统的机理模型,然后介绍了自抗扰控制的基本原理。最后,设计了自抗扰控制器,并介绍了其参数整定方法,并在过热器主蒸汽温度控制中仿真应用。仿真结果表明这种方法可以有效抑制随机扰动下的汽温波动,为实际的工程设计提供了一个新思路。     

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.     

模糊预估PID控制及其应用

针对ＰＩＤ控制器难以控制大滞后大惯性过程的问题,提出了模糊预估ＰＩＤ控制方法．将该控制方法应用于锅炉过热汽温控制进行仿真研究,结果表明模糊预估ＰＩＤ控制系统具有优良的控制性能及很强的鲁棒性．     

基于粒子群布谷鸟融合算法的主汽温系统控制器参数优化

火电厂主汽温系统具有大惯性、大时滞特性,经典串级比例-积分-微分控制器(PID)难以实现对主汽温系统的精细控制,本文利用粒子群与布谷鸟的融合算法对主汽温控制系统的控制器参数进行优化,通过选择合适的目标函数,对某600 MW直流锅炉主汽温控制系统进行了优化,与工程整定法、粒子群算法的控制结果相比,粒子群布谷鸟融合算法具有更好的全局寻优特性,具有更好的动态性能与抗干扰能力.     

模糊自抗扰控制在凹印机放卷张力中的应用

针对凹印机放卷张力系统多变量、非线性、强耦合、时变的特性,基于系统基本组成元件工作原理的耦合建模方法,建立了张力控制系统的动态数学模型。为了提高张力控制系统的控制性能,在自抗扰技术的基础上,引入模糊控制,提出了张力控制模糊自抗扰控制策略,并对控制系统的解耦性能和抗扰性能进行了仿真研究。结果表明:模糊自抗扰控制策略能够有效抑制外界扰动和系统参数变化的影响,实现恒张力控制;模糊自抗扰控制器实现了张力系统的解耦控制,解决了系统参数整定难的问题。     

永磁同步直线电机混沌杂草自抗扰控制研究

针对永磁同步直线电机没有中间传动环节, 任何不确定性扰动都会直接影响控制系统性能的问题, 设计 了一种改进杂草算法优化的 PMLSM(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor)二阶自抗扰控制器。 通过采用 混沌反向学习初始化方法和柯西分布的空间分布方式改进杂草算法优化自抗扰控制器参数, 经过优化的自抗 扰控制器的控制其性能有明显提高。 仿真结果表明, 该自抗扰控制器响应速度快, 稳态误差减小 2% 且无超 调, 对负载扰动具有良好的鲁棒性。     

时滞对象的自抗扰PID控制

提出一种适合时滞对象的自抗扰PID控制器及其整定方法。由于难以完全测得时滞对象输出变量的高阶导数,用一个二阶观测器观测系统中模型和外部干扰等未知因素,然后结合经典反馈理论,得到一个四参数的自抗扰PID控制器。由Z-N整定公式推导出其中3个控制器参数的整定公式,适当调节剩余自由参数,可以获得较好的动态性能。2个仿真实验表明:该方法能够有效改善时滞对象控制系统的动态性能,增强系统的适应性和鲁棒性。     

树障清理机器人刀具系统自抗扰控制器设计

在用树障清理机器人进行输电线路通道树障清理时,为保证切割树木作业的平稳,必须对刀具系统进行转速控制。驱动刀具旋转的无刷直流电机是一复杂的非线性系统,刀具电机运行过程中存在参数摄动,且切割作业时由于切割力的存在,负载转矩会发生变化,因此传统控制方法很难达到对控制性能的要求。针对以上问题,本文基于自抗扰控制技术设计了刀具系统的控制器,将电机建模的不准确性和电机参数的摄动视为内扰,将负载转矩的变化视为外扰,利用扩张状态观测器对总体扰动进行观测和补偿。实验结果表明:本文设计的自抗扰控制器对于系统内部参数的摄动和负载扰动的变化具有较强的适应性和鲁棒性,控制系统动态性能良好。