基于多目标优化的机组一次调频自抗扰控制

燃气轮机的一次调频能力对于电网频率的稳定十分重要。针对燃气轮机一次调频的控制问题,提出了基于多目标遗传算法的自抗扰控制策略。首先提出了一种基于输出量直接反馈的自抗扰控制结构,并推导出其参数稳定域的计算公式。在介绍NSGA-Ⅲ多目标遗传算法的基础上,提出了基于多个控制性能指标的多目标参数优化流程,并将该方法应用于燃气轮机机组的一次调频控制策略设计中。仿真结果表明,提出的基于多目标遗传算法的自抗扰控制策略在保证鲁棒性的前提下能够提高燃气轮机机组一次调频的性能,显示了很好的应用前景。     

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.     

考虑环境温度和功率的燃气轮机进口可转导叶控制策略优化

针对联合循环中燃气轮机变工况运行时排气温度控制这一重要环节,以某型联合循环燃气轮机为研究对象,介绍了燃气轮机进口可转导叶(IGV)温度控制的作用和原理.在变负荷和环境温度扰动2种变工况的情况下,对比分析了纯反馈、单前馈-反馈和双前馈-反馈3种不同IGV温度控制策略的燃气轮机性能参数动态响应过程.结果表明:相比于其他控制策略,采用负荷和环境温度的双变量前馈-反馈控制策略在变负荷和环境温度扰动时具有更好的控制效果.     

永磁同步电机自抗扰控制研究

将自抗扰控制引入永磁同步电机的速度环控制中,为减少算法计算量和降低参数调整难度,对非线性自抗扰控制进行结构优化和线性化处理,完成永磁同步电机的线性自抗扰控制器设计和仿真分析.仿真结果表明,自抗扰控制较常规PI控制抗负载扰动能力强,对不同转速的运行具有较强适应性.     

基于永磁同步风力发电系统的自抗扰控制

以额定风速以下风能的最大捕获为目标,针对基于永磁同步风力发电系统反馈线性化模型设计了一种自抗扰控制器。所设计的自抗扰转速控制器包括扩张状态观测器和非线性状态反馈控制律,前者将扰动作为扩展状态,后者将估计转速与给定转速之差通过非线性函数变换推导出控制律,并在Matlab/Simulink下搭建仿真模型。仿真结果表明,风速在额定风速以下时,自抗扰控制方法能有效实现风力发电机组的最大风能捕获。     

电励磁同步电机的U模型自抗扰无速度传感器控制

为有效抑制电励磁同步电机调速时负载等外部干扰对系统稳定性的不利影响,同时考虑到高强度干扰引发的编码器故障,提出一种基于U模型的自抗扰无速度传感器控制策略。首先针对高强度干扰对编码器的影响,建立了基于U模型的电机转速估计模型;然后将负载扰动归为未知扰动,利用扩张状态观测器对扰动进行观测,并将电机转速估计值作为速度反馈,通过反馈控制律进行主动补偿,提出基于U模型的自抗扰无速度传感器控制策略;最后对基于U模型的自抗扰控制器与传统PID控制器进行仿真和实验对比。结果表明,基于U模型的自抗扰控制器较传统PID控制器具有更好的动静态响应特性;基于U模型的自抗扰无速度传感器控制策略具有有效性;在编码器出现故障时,通过U模型对转速的估计仍可保证系统稳定运行,同时还可提高系统的动态性能和抗干扰能力。     

基于耦合对象控制需求解析及仿人修正的协调控制方法应用

提出了一种基于耦合对象控制需求解析及仿人修正的协调控制方法。采用状态函数计算多变量系统输出的实时状态,形成状态矩阵,针对每一种状态分析所有输入变量的调节需求并归类,对每一类需求设计仿人修正指令,叠加至线性控制系统中,改善了强耦合系统的协调性能,提升了控制系统的稳定性和抗扰能力。将所述控制方法在某630MW超临界组上开展了工程应用,实现了该机组协调系统在28.7%-100%负荷区间运行的全自动控制,湿态稳定运行、湿态变负荷、转态、干态稳定运行以及干态变负荷等过程的控制品质较行业标准指标提升了25%-75%,全工况下无需降参数运行,在保障机组宽负荷调峰运行经济性的前提下提高了自动化水平。     

静液驱动履带车辆行驶控制策略研究

为提高静液驱动履带车辆行驶控制性能,设计了基于马达转速调节的车辆行驶控制策略,并采用线性自抗扰控制算法调节马达输出转速。首先建立了静液驱动系统流体动力学模型,获得以马达转速为输出的系统传递函数;然后基于履带车辆行驶动力学和运动学原理建立了以两侧马达目标转速为控制量的车辆数学模型;在此基础上根据静液驱动系统特点制定整车行驶控制策略并设计线性自抗扰控制器,对马达转速进行闭环控制;最后在MATLAB/Simulink中进行仿真分析,验证了车辆行驶控制策略的有效性。结果表明：线性自抗扰控制算法在不同工况下可有效控制车辆完成稳定的直线、转向行驶,与经典PID控制算法相比,具有响应速度快、无超调和抗干扰能力强的优点。     

球杆系统的阻尼自适应抗扰控制

为了提高球杆系统的稳定性和抗扰性能,设计一种阻尼自适应抗扰控制策略.首先,分析球杆系统的非线性动力学过程,并在平衡点附近建立用于控制策略设计的线性模型.然后,在线性自抗扰控制(LADRC)基础上,提出一种阻尼自适应抗扰控制策略,可以克服不稳定对象的闭环振荡,提升抗扰性能.最后,通过仿真和实验,对阻尼自适应抗扰控制与LADRC的控制效果进行比较.结果表明:相较于LADRC,文中方法的震荡超调、调节时间和抗扰性能等指标更加优异,文中方法具有优越性和有效性.     

自抗扰控制技术

本文提出了解决控制问题的新思路:“解决控制问题是在系统运行过程中施加控制力来达到控制目的的过程的控制”的思想;介绍了如何从“发扬经典PID技术的精髓,吸取现代控制理论成果,开发利用非线性特性,通过计算机平台上的仿真研究”中产生自抗扰控制技术的全过程;并介绍组成自抗扰控制技术主要子技术:跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性反馈效应和几个有用的非线性函数。     

非线性自抗扰状态PI控制器的研究

针对线性状态PI控制器只适用于单输入单输出的线性系统的不足,提出了非线性自抗扰状态PI控制方法,将“自抗扰”控制的控制思想应用于常规状态PI控制,使其适用于单输出的非线性系统的控制,解决了“自抗扰”控制技术中扩张状态观测器的参数问题,并对系统的稳定性进行了定性分析,仿真算法表明,非线性自抗扰状态PI控制器对对象模型参数摄动和外扰具有良好的适应性和鲁棒性。     

超声悬浮轴承系统振幅衰减自抗扰控制

为提高超声悬浮轴承系统轴系转速的稳定性, 设计了自抗扰控制器, 即在保证系统的核心器件压电换能器工作在谐振状态的前提下, 通过对换能器输出振幅的控制, 实现超声悬浮轴承系统稳定运行的控制目标。根据压电换能器的机电等效模型以及实验参数, 利用Matlab 7.0软件仿真环境, 搭建了Simulink仿真系统, 测试了系统的阶跃响应、 抗扰动性能。仿真实验结果表明, 与PID(Proportion Integration Differentiation)控制器相比, 该自抗扰控制器具有较好的响应速度, 而且当工况发生变化时, 能很好地控制振幅的衰减, 抗干扰能力良好。     

混合动力车辆永磁同步轮毂电机转速自抗扰控制

为解决复杂扰动条件下混合动力车辆永磁同步轮毂电机转速跟踪精度不高的问题,建立了永磁同步轮毂电机转速自抗扰控制系统模型,进行了自抗扰控制参数整定。分别在负载转矩扰动和模型失配扰动条件下,研究了自抗扰控制下永磁同步轮毂电机转速响应情况,并与优化调整参数的PID控制器的仿真结果进行对比。结果表明:自抗扰控制在提升永磁同步轮毂电机转速响应快速性和减小转速超调方面的独特优势。     

非线性自抗扰状态PI控制器的研究

针对线性状态PI控制器只适用于单输入单输出的线性系统的不足 ,提出了非线性自抗扰状态PI控制方法 ,将“自抗扰”控制技术的控制思想应用于常规状态PI控制 ,使其适用于单输入单输出的非线性系统的控制。解决了“自抗扰”控制技术中扩张状态观测器的参数问题 ,并对系统的稳定性进行了定性分析。仿真算例表明 ,非线性自抗扰状态PI控制器对对象模型参数摄动和外扰具有良好的适应性和鲁棒性     

基于Monte-Carlo方法的自抗扰控制系统优化设计

针对一类含有不确定性的状态可测的单变量非线性对象,应用Monte-Carlo方法,研究自抗扰控制系统扩张状态观测器的优化设计问题,并对自抗扰控制系统的性能鲁棒性进行定量研究.仿真结果证明利用Monte-Carlo试验对自抗扰控制系统优化的方法不仅计算简便、可操作性强,而且还进一步提高了系统的性能鲁棒性和适应性.     

基于抗时滞LADRC的六旋翼飞行器姿态控制

以“X”型六旋翼飞行器为研究对象,依据牛顿第二定律和牛顿-欧拉方程建立了六旋翼飞行器数学模型,提出了基于抗时滞线性自抗扰的六旋翼飞行器姿态控制策略,实现了飞行器的姿态稳定跟踪控制,解决了姿态控制延迟和执行机构动态特性可能引起的LADRC响应振荡。在Matlab/Simulink下搭建仿真模型,对飞行器在理想情况和有外界扰动条件下分别在PID控制器和抗时滞线性自抗扰控制器作用进行仿真,仿真结果表明：抗时滞线性自抗扰控制的六旋翼飞行器姿态控制系统具有较高的动态品质、稳态精度以及较强的鲁棒性且该控制器待整定参数较少,计算简单。     

基于IGPC-NADRC火电机组制粉系统控制策略

针对火力发电机组制粉系统存在参数不稳定、大滞后及多变量的问题,本文构建非线性最小二乘法辨识模型,采用隐式广义预测算法预测模型输出,构造非线性扩张状态观测器(NESO),估计系统存在的干扰并补偿,设计应用于火力发电机组制粉系统的隐式广义预测非线性自抗扰控制策略(IGPC-NADRC),化简内模结构并分析系统稳定性。在仿真实验中采用时域分析法验证控制器内关键参数对系统输出的影响;设计抗干扰实验和变设定值实验,比较IGPC-NADRC控制、动态矩阵(DMC)自抗扰控制(ADRC)、IGPC-PID控制策略和DMC-PID控制策略的控制效果。研究结果表明：IGPC-NADRC控制系统的抗干扰性能好,鲁棒性强,当系统受到外界干扰时该方法的超调量为5.72%,调节时间为44 s,稳定性更佳。工程应用结果表明,采用IGPC-NADRC控制策略后系统的偏差范围比PID控制时的更小,证明了方法的有效性。     

基于浮动平台的机器人恒力控制研磨方法

为了保证机器人研磨的控制精度,提高研磨工件的加工质量,研制了一种基于浮动平台的机器人研磨系统,提出线性自抗扰控制的恒力研磨策略.所研制的机器人浮动平台研磨系统主要包含机器人、力反馈传感器、研磨系统、浮动平台机构,以研磨系统为研究对象,建立机器人末端工件与磨盘接触的磨削力模型.基于此非线性机器人磨削模型设计扩张状态观测器,分析线性自抗扰控制算法的闭环稳定性,提出线性自抗扰恒力研磨控制律,并为验证所提出的方法进行了实验分析.研究结果表明:线性自抗扰控制研磨算法能实现有效的恒力研磨控制;与比例积分微分(PID)控制相比,线性自抗扰控制能显著地减少机器人稳定磨削过程中的力波动,大大降低了研磨工件的表面粗糙度.     

多变量无模型预测神经网络线性自抗扰控制

对难以建模的多变量非线性系统的控制难题,提出改进的具有辅助向量的多变量全格式动态线性化方法,采用其逼近非线性系统,用其构成预测模型,将其转化为具有耦合的若干个子系统,利用直接极小化指标函数自适应优化算法辨识其参数,将多变量线性扩张观测器的线性控制输入项改进为关于观测状态和控制输入向量及其微分的向量函数,并由该向量函数的逆向量函数构建当前控制输入向量,因其未知,使用对角回归神经网络逼近控制输入向量函数,采用多变量非线性递推最小二乘法优化对角回归神经网络连接权及多变量线性自抗扰控制参数,综上研究提出在线优化参数的多变量无模型预测神经网络线性自抗扰控制算法。仿真研究表明系统响应精度高,性能好,优于传统的线性自抗扰控制算法。     

可倾转六旋翼飞行器自抗扰控制技术研究

针对传统的多旋翼存在力和力矩的耦合，难以实现线运动和角运动解耦控制的问题，本文研究设计了一种可六自由度独立控制的倾转六旋翼飞行器（HTR）。为提高控制性能和抑制系统所受内外扰动影响，设计了基于自抗扰控制（ADRC）技术的飞行控制器。首先对HTR构型进行设计，使用牛顿欧拉法建立HTR动力学模型；接着针对HTR过驱动的特性，通过变量代换对控制分配矩阵进行线性化处理；最后将HTR解耦为6个单输入单输出系统的组合，分别设计位姿自抗扰控制器，来克服系统内部存在的不确定因素、通道耦合和外部扰动问题。仿真结果表明，本文设计的自抗扰控制器具有良好的线运动和角运动独立控制能力，提高了系统的控制精度和抗扰性。