带有HGO的非线性鲁棒控制器及其参数整定

为克服分散鲁棒控制器设计中输出量各阶导数可测要求的限制,设计了带有高增益观测器的非线性鲁棒控制器.该方法不依赖于对象模型,通过积分环节对系统不可测部分和扰动进行估测,并予以补偿,提高系统的性能鲁棒性和动态性能;减少了控制器的可调参数,提高了实用性.选取典型的单变量非线性系统,基于Monte-Carlo随机试验,采用时间乘误差绝对值积分(ITAE)值作为性能指标,研究控制器参数对系统性能影响,并总结出该控制器的参数整定规则.     

基于干扰抑制和非线性摩擦力补偿的速度环PI控制器抗饱和设计

针对永磁同步电机速度调节器积分饱和导致动态品质变差的问题,提出一种新型的抗饱和(AW)设计方法。该AW方法首先把模型的不确定性视为系统的干扰;然后为了改善系统性能和提高抗干扰能力,在比例积分(PI)控制策略基础上,对速度环设计一种基于摩擦模型补偿和扰动观测补偿的复合控制方法;最后把PI控制器退饱和后从比例(P)模式重新进入PI模式的系统响应看作是带有初始值的系统响应,同时利用时域下的系统误差动态响应方程推导出系统无超调的误差和积分条件,当系统进入饱和时,系统以最大加速度运行,直到满足条件才重新进入PI模式,并给积分赋初始值。研究结果表明:该方法确保退饱和系统的优良的动态性能和无超调运行。与现有条件积分方法及其改进的方法相比,仿真和实验结果验证该新型AW设计的可行性及优越性。     

基于模糊自适应PI控制和模型预测控制的MMC-HVDC控制方法

模块化多电平换流器的高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct current, MMC-HVDC)系统包含外环控制器和内环控制器,是柔性直流输电系统的重要组成部分。传统的外环比例-积分(proportional-integral, PI)控制器的参数固定,没有自适应能力,稳定性和抗干扰性能较差;同时传统的内环控制器是在dq旋转坐标系下的解耦控制系统,其结构复杂,容易出现超调。因此,提出一种基于模糊自适应PI控制和模型预测控制(model predictive control, MPC)的MMC-HVDC控制方法,以简化系统结构,增强动态响应性能,进而使用准比例谐振(proportional resonance, PR)环流抑制控制器来替换传统环流抑制控制器,消除静差值。在Power Systems Computer Aided Design(PSCAD)仿真平台搭建MMC-HVDC系统模型,分别对比了改进前后内外环控制器的性能和环流抑制控制器的环流抑制效果,结果验证了所提方法的有效性和实用性。     

非线性幅值控制算法中2种PI控制器的比较

驱动系统在科氏质量流量计中起到了非常重要的作用,驱动性能的好坏直接影响着质量流量测量的准确性;非线性幅值控制算法是一种好的驱动增益控制算法,其中的PI控制器有2种实现方法,即积分分离的PI控制器和积分限幅的PI控制器;为了比较不同控制方法的效果,文章基于科氏传感器的时变参数模型,根据实际驱动电路来建立Simulink仿真模型,用驱动电路驱动CNG050传感器得到的实验数据,来验证模型参数设置的正确性,通过Simulink仿真,研究了2种不同控制方法,结果表明,积分限幅的PI控制器的控制效果较好.     

一种积分时滞过程的内模PID鲁棒整定方法

针对工业系统中普遍存在的积分时滞过程,提出了一种内模PID（比例-积分-微分）控制器设计及鲁棒整定方法.利用一阶环节逼近积分环节,改善了内模控制系统的稳态特性,在此基础上利用一阶泰勒表达式逼近过程模型中的时滞项,得出了内模PID控制器的设计方法,并根据最大灵敏度Ms指标,导出了对控制器可调参数进行鲁棒整定的解析表达式,克服了常规方法中参数整定的盲目性.仿真结果表明该方法可使系统同时获得良好的动态响应性能和鲁棒性.     

永磁直线电机的H∞鲁棒控制系统设计

对矢量控制的永磁直线同步电机构成一个三环系统.为了克服不确定性因素和各种扰动对系统的影响,提高系统的鲁棒性能,在速度环和电流环内设计了H∞状态反馈控制器.将系统设计转化成H∞标准设计问题,然后通过求解线性矩阵不等式设计H∞状态反馈控制器.仿真结果表明,与常规的比例积分调节比例积分调节(PI)控制相比较,提出的控制策略使系统响应速度快,对扰动抑制能力强,对参数变化不敏感,具有较强的鲁棒性和伺服性能.     

基于机器鱼尾鳍推进伺服系统的改进控制算法

机器鱼多关节尾鳍受外界负载变化及伺服系统机械结构本身特性的影响会使速度和位置曲线失真,从而影响机器鱼的推进效率.针对机器鱼的尾部推进伺服系统的性能需求,分别用PI(比例-积分)控制器和IP(积分-比例)控制器对直流伺服系统模型建立PWM驱动数字型调速系统.并对PI和IP这2种控制方式的性能进行分析和比较.通过仿真实验表明,IP控制比PI控制性能优良,能满足机器鱼推进系统的需要.     

基于改进型非线性度变换PI的SVC电压控制

针对传统PI控制用于静止无功补偿器控制系统存在快速性和平稳性矛盾的问题,提出了一种改进型非线性度变换的PI控制器设计方法,分别在传统PI控制器的比例、积分环节之前加入不同非线性度的非线性变换环节以构成非线性PI控制,并将其应用于静止无功补偿器控制系统电压调节单元的设计。仿真结果表明,改进型非线性度变换PI控制可在一定程度上提高常规非线性度变换PI控制的响应速度和稳定性;与传统PI控制相比,基于改进型非线性度变换PI控制的静止无功补偿器控制系统具有响应速度快、超调量小、动态和静态稳定性好等优点。     

基于频域和时域的内模PI控制器性能评价与参数优化

由于控制系统的性能降低通常与比例积分(proportion integration,简称PI)控制器不合理的参数有关,而且单一的时域性能评价指标不准确,因此,针对具有纯迟延特性的控制对象,给出了基于频域和时域相结合的性能评价方法,克服了单一性能指标的不准确性.在不同控制策略和参数下,分析了系统性能指标与基准曲线或基准点的距离.针对2个典型的高阶被控过程,分别给出了不同的降阶模型,并把拟合对象特性最好的模型用于内模PI控制器的设计.基于频域和时域评价的结果,给出了PI控制器参数重新优化和整定的方法,用于改善控制系统的性能,该方法通过数据驱动方法对参数进行重新整定来实现,提高了运算效率.仿真实验验证了上述性能评价和参数优化方法的有效性.     

一种新型Fuzzy - PID控制器的研究

设计了一种新型的Fuzzy - PID控制器,在模糊控制器部分加入了一个积分参数.对带有非线性环节的二阶系统进行了仿真控制实验,并与PID控制器进行了比较,实验结果表明其较好的控制性能和较强的自适应性.     

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     

电喷发动机过渡工况空燃比鲁棒控制研究

阐述了最优H∞控制理论,并将其用于电喷发动机空燃比控制;在充分考虑外部干扰和系统模型不确定性的情况下,讨论并制定了最优H∞理论控制策略.采用面向对象的GT-Power仿真软件,从物理模型出发建立了电喷发动机仿真模型;用Matlab/Simulink软件建立起相应的最优H∞控制器和PI控制器;最后运用Matlab/Simulink与GT-Power的接口,建立电喷发动机实时控制系统.仿真结果表明:最优H∞控制相对于PI控制具有更好的鲁棒稳定性和抗干扰能力,提高了空燃比的控制精度.     

动力翼伞系统耦合补偿控制策略研究

动力翼伞系统是具有强非线性、强耦合特性的系统,其精确控制比较困难.动力翼伞系统具有两个控制通道,控制的难度在于纵向推力对下偏控制存在着非线性的强耦合作用,在受到风场干扰时会导致系统耦合加剧,从而在控制过程中引起较大偏差,甚至导致系统失速.本文提出了一种基于耦合补偿的自抗扰控制策略,并将该非线性耦合关系设计为扩张状态观测器中的已知扰动,从而提高了控制器的跟踪性能.在动态耦合补偿的基础上改进控制律,将非线性动力翼伞系统设计成易于控制的独立积分器,从而提高横向轨迹跟踪控制器的抗干扰性和控制跟踪性能.通过仿真实验可验证该控制策略优于传统的自抗扰控制（active disturbances rejection controller,ADRC）和PID控制.      

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.     

固定床反应器基于改进混合模型的串级推断控制

提出了非绝热式固定床反应器基于改进混合模型的串级非线性推断控制策略。道德提出了邻二甲苯氧化非绝热式固定床反应器基于改进混合模型的推断估计器;然后设计了基于新型非线性自适应控制算法的副控制器和基于程序变增益ＰＩＤ的主控制器,同时设计了新型非线性滤波器以解决该反应器主回路比副回路响应快的问题;最后建立了该固定床反应器基于改进混合模型的串级非线性推断控制系统。仿真结果表明该推断估计器具有良好的静态、动态     

Fuzzy-immune PID Control for AMB Systems

In order to improve the dynamic performance of active magnetic hearing systems with highly nonlinear and naturally unstable dynamics, a new nonlinear fuzzy-immune proportional integral-derivative （PID） controller is proposed by combining the immune feedback law with linear PID con trol. This controller consists of a PID controller and a basic immune proportional controller in cascaded connection, the nonlinear function of the immune proportional controller is realized by using fuzzy reasoning. Simulation results demon strate that the active magnetic bearing system with the proposed controller has better dynamic performance and disturbance rejection ability than using the linear PID controller.     

双曲余弦增益的非线性PI蒸汽温度控制研究

本文针对大惯性、纯滞后的蒸汽温度控制对象,基于双曲余弦增益的非线性理论,设计了一种蒸汽温度控制对象的非线性PI控制系统。通过Matlab/simulink软件对单回路和串级汽温系统在阶跃扰动下工况进行组态和仿真,结果表明:双曲余弦增益的非线性PI控制器对蒸汽温度控制系统的动态性能改善显著,系统稳定性强,超调小,调节时间明显缩短,具有良好的抵抗干扰能力和鲁棒性。利用双曲余弦增益的非线性PI控制器较好解决了一类大惯性、纯滞后非线性对象的控制难题。     

基于自抗扰控制技术的电子节气门控制

为解决传统线性控制器无法满足汽车电子节气门控制要求的问题,利用自抗扰控制技术进行了电子节气门非线性控制器研究。首先根据博世公司的电子节气门性能指标,给出了参考过渡过程和采样时间的选取准则;然后通过将建模误差等不确定性看作加性外部扰动,利用扩张状态观测器实时估计出作用于系统的扰动总和,并给予补偿。仿真表明,基于自抗扰控制技术的控制方法能够很好地实现电子节气门的快速跟踪控制,而且具有较强的鲁棒性。     

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。     

基于自抗扰控制器的异步电机鲁棒控制研究

提出采用自抗扰控制技术设计异步电机矢量控制系统,以克服负载扰动、被控电机参数变化、以及建模误差等“内扰”、“外扰”对系统控制性能的不利影响。在MATLAB环境下对提出的异步电机鲁棒矢量控制系统进行了仿真对比研究,结果表明其各方面性能均优于基于PI调节器的矢量控制系统;在TMS320F2812DSP开发环境中编写程序,进行了实验对比研究,结果表明提出的ADRC矢量控制系统的鲁棒性明显优于PI系统,方案可行、有效。