基于新型趋近律和扰动观测器的永磁同步电机滑模控制

为了提高永磁同步电机的转速控制性能,克服扰动对伺服控制的影响,提出了一种基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法.设计了一种新型趋近律,以解决传统趋近律滑模面趋近时间和系统抖振之间的矛盾,提高系统响应快速性.综合考虑系统存在内部参数摄动和外部负载扰动,设计了滑模扰动观测器,并将观测值前馈补偿到速度控制器输出端;将观测器切换增益设计为扰动观测误差的函数,以削弱滑模观测值抖振.仿真结果显示,与传统趋近律相比,采用新型趋近律可有效提高系统的响应速度,快速准确的跟踪速度阶跃信号;滑模观测器可准确的观测系统扰动的变化;当系统加入负载扰动时,PI控制最大转速波动值为75 r·min-1,而基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制最大转速波动值较小为30 r·min-1,鲁棒性更好.实验结果显示,采用基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以快速跟踪400 r·min-1的速度指令,调节时间为0.12 s,稳态跟踪误差为±4 r·min-1,且转速无超调;滑模观测器可准确无超调的估计系统扰动值,进一步提高系统的抗扰动性能;当电机以400 r·min-1稳速运行时,加入0.6 N·m的负载扰动,基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法最大转速波动为23 r·min-1,与PI控制相比,转速波动减小了8%.上述仿真和实验结果具有较好的一致性,表明基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以有效抑制滑模控制系统的抖振,提高转速控制系统的鲁棒性和动态响应性能.     

带恒功率负载Buck变换器的模型预测控制

针对含恒功率负载(Constant Power Load,CPL)的Buck DC-DC变换器稳定性和负荷不确定性问题,提出一种含高阶滑模观测器的模型预测(Model Predictive Control,MPC)控制策略.首先,根据MPC理论,构建Buck变换器的目标函数,建立滚动优化跟踪方程并求解最优控制律.其次,构建高阶滑模观测器,提高电压的控制精度并消除抖振及相对阶问题.最后,对其进行小扰动的稳定性分析,建立源、负载侧的等效模型.在CPL与阻性负载投切较为频繁时,与传统双闭环PI调节和MPC控制进行比较,仿真结果表明:在负载变化时,基于高阶滑模观测器的MPC控制具有良好的动态性和鲁棒性且能对母线电压进行精确跟踪与控制.     

电动汽车双向DC/DC变换器的设计

采用全桥谐振C LCLC变换器和模糊PID控制的半桥Buck Boost变换器,组成两级式双向DC/DC变换器拓扑;并根据等效模型计算出谐振元件参数,即变压器的匝比为1∶1,输入输出电压为400 V,谐振电感为100 μH,谐振电容为253 μF,半桥Buck Boost变换器中的滤波电感为5 000 μH,滤波电容为127 μF。仿真结果表明,全桥谐振C LCLC谐振变换器输入电压与输出电压一致;模糊PID控制策略可有效降低充电状态下电压超调量,缩短调节时间,提高系统的抗扰动能力,说明所采用的设计工艺能有效提高电动汽车变换器的动态、稳态性能和抗扰动能力。     

Buck型DC DC变换器的滑模预测控制方法

针对Buck型DC DC变换器的滑模控制存在收敛速度慢、产生抖振等问题,设计一种新型的滑模预测控制方法。该方法应用矩阵变换和Schur补引理等技术,将滑模控制律的设计转化为优化问题,避免控制律的切换,从而抑制滑模控制的抖振现象,且由于优化过程能充分利用控制能量,使得输出能够更快收敛。变换器的线性化模型和非线性模型的仿真结果表明,所提出的控制方法不存在抖振问题,且相较于单纯的滑模控制、预测控制和已有的滑模预测控制,提出的滑模预测控制方法调节速度分别提升769%、520%、200%,负载突变后电压超调量分别减少732%、718%、526%,具有更快的调节性能和更强的鲁棒性。     

基于模糊-PID复合控制的DC/DC变换器研究

DC/DC功率变换器是一种强非线性系统,传统的PID控制算法简单,设计容易,但依赖于其线性化小信号模型,且当功率变换器的参数发生变化时,其参数不能兼顾动态性能和静态性能,影响最终的控制效果.针对传统PID控制器的不足,结合模糊控制不需要建立被控对象精确数学模型的特点,以Buck变换器为例,提出一种新的模糊控制和PID控制相结合的方法.当输出的偏差范围较大时,采用模糊控制提高其动态响应速度;反之,切换到PID控制以提高其稳态精度.最后利用MATLAB对系统进行仿真验证.仿真结果表明:模糊-PID复合控制器具有响应速度快、超调量小、稳定性好等优点.     

微电网中AC/DC双向功率变换器的研究

在交直流混合微电网中最具有价值部分的构造是其中的AC/DC双向功率变换器,可以使系统运行更加安全可靠。针对现有的AC/DC双向功率转换器功率流动不稳定和负荷电压波动大的不足,提出了一种在交直流混合微电网中适用的AC/DC双向功率转换器。通过对三相静止ABC坐标系和旋转坐标系建模,在此基础上利用PI控制器进行电流控制,用电流电压双闭环控制策略来控制变换器的运行,当负荷波动时,能够保证负荷侧电压迅速恢复稳定以及交直流母线间功率的双向流动。最后,通过搭建Matlab/Simulink系统仿真模型验证了所提出的AC/DC双向功率变换器拓扑和控制策略的可行性和有效性。     

带恒功率负载的Boost变换器非线性控制

针对Boost变换器在带恒功率负载的情况下可能会导致系统不稳定的问题,采用基于端口受控耗散哈密顿模型的无源控制方法对带恒功率负载的Boost变换器进行控制,从而可以实现系统的大信号稳定.同时,本文引入自抗扰控制技术与无源控制相结合,以此来消除无源控制在系统受到扰动时产生的电压稳态误差问题.在Matlab/Simulink中搭建系统仿真模型,与PI结合无源控制、PI控制相比,本文所提控制策略下的系统动、稳态性能更好,有效增强了系统的鲁棒性,为带恒功率负载的变换器控制设计提供了新的思路.     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机自适应滑模调速控制

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统存在参数不确定性及负载扰动问题,提出了一种基于扩张状态观测器的自适应滑模控制方法.在系统模型存在参数不确定性及负载扰动情况下,通过扩张状态观测器对系统的总和扰动进行实时观测,并在控制过程中加以前馈补偿以降低系统总和扰动对控制精度的影响,提高系统的动态性能.由于系统观测误差上界无法精确获得,自适应滑模控制器中的切换控制增益采用参数自适应律来调节,可有效改善系统的抖振现象,保证系统输出高精度跟踪期望信号.仿真结果表明,与传统的比例-积分(proportional-integral,PI)控制方法相比较,提出的基于扩张状态观测器的自适应滑模控制方法具有转速超调量小,响应速度快,对系统的参数不确定性及负载扰动具有很强的抑制力,且能够有效减弱滑模控制的抖振问题和提高系统的鲁棒性能.     

改进型自抗扰控制在 DC / DC 变换器中的应用

针对 DC / DC 变换器在实际应用中不断扩大,对输入波动、响应速度、稳定性等要求越来越高,而传统的 PID 控制算法无法在复杂的变换器控制系统中获得理想的控制效果,以 Buck 变换器为研究对象,提出了一种改进型自 抗扰控制策略。 在基于传统的线性自抗扰控制的基础上,对其进行广义数学分析,在传递函数中引入自定义的零 点,同时,对输入通道和测量的干扰,设计了测量滤波器,并设计了二阶自抗扰控制器。 最后,搭建以 DSP28377 为 控制器的硬件试验平台,对比分析传统 PI 控制和改进型自抗扰控制受干扰情况下的动态性能,验证了改进型自抗 扰控制的方案可行性,所提出的改进型控制策略不仅将传统的 PID 控制具有的缺点克服,又将其结构简单的特点 保留。 实验结果表明:较传统的 PID 算法而言,加载过程中,调节时间减少 125 μs,超调量较少 0. 8%;减载过程中, 调节时间减少 165 μs,超调量减少 2. 8%。 可以得出改进型自抗扰控制策略不但具备快速和高精度特点,还具有更 好的鲁棒性和抗扰动性能。     

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.     

分层遗传算法在DC/DC变换器中的应用

DC／DC变换器为强非线性、时变及不确定系统．由于其自身的特点,使得DC／DC变换器的控制研究工作比较困难．文中提出一种用遗传算法优化的模糊控制器,控制DC／DC变换器．对传统的遗传算法进行改进．使之优化能力更好．由仿真和实际试验证明,经过改进的遗传算法优化的模糊控制器,对DC／DC变换器的控制效果更显著,动态特性和静态特性都得到进一步改善．同时说明所介绍的自适应遗传算法的寻优能力更好,收敛速度也更快．     

Boost-Buck型DC/DC变换器的滑模控制

文章基于 Boost- Buck电路 ,采用滑模变结构控制 ,设计了一个 1 .1 k W的升 -降压型 DC/DC变换器。该滑模控制器由两个独立的控制器组成 ,分别控制升压环节、降压环节 ,根据电路状态动态调节 ,互不影响。该控制方案能有效地克服输入电压、负载扰动及参数摄动 ,充分发挥了滑模控制快速响应、鲁棒性强等优点 ,并且实现简单、控制灵活 ,具有很好的实际应用价值。计算机仿真结果证实了理论分析与设计的正确性。     

能量回收系统双向变换器控制建模及快速实现

城轨节能和稳定网压对能量回收系统控制提出较高要求。为快速设计其控制,提高开发效率,通过Simulink/Stateflow建立了基于超级电容的城轨能量回收系统模型来快速开发其控制算法,给出了Stateflow特点分析和优化建议。在简要描述算法模型功能和通过仿真验证算法后,自动生成了适合DSP的嵌入式代码。随后总结了基于DSP的快速开发流程,给出了加快控制开发迭代措施,对加快双向直流变换器过渡过程也做了简述。最后,试验验证了生成代码的有效性。这里的控制快速开发方法同样适用于城轨其它电力电子控制系统,对降低开发难度,加快进度有较好参考价值。     

能量存储系统双向变换器控制建模及快速实现

城市轨道交通节能与电压补偿对能量存储系统控制提出较高要求.为快速设计其控制,提高开发效率,利用Simulink/Stateflow建立了基于超级电容的城轨能量存储系统模型来快速开发其控制算法,给出了Stateflow特点分析与优化建议.在简要描述算法模型功能与通过仿真验证算法后,自动生成了适合数字信号处理器(DSP)的嵌入式代码.总结了基于DSP的快速开发流程,给出了加快控制开发迭代措施,对加快双向直流(DC/DC)变换器过渡过程也做了简述.最后,试验验证了生成代码的有效性.此控制快速开发方法同样适用于城轨其他电力电子控制系统,对降低开发难度,加快进度有较好的参考价值.     

一种隔离型双向软开关DC/DC变换器

针对双向DC/DC变换器存在的开关损耗高等问题,提出了一种新型的隔离型双向软开关DC/DC变换器。该变换器由对称的拓扑结构组成。在电感和变压器漏感的作用下,变换器中的开关元件能够在较大的负载范围内实现零电压开关,同时在脉宽调制的控制下,二极管实现了零电流关断。这些措施减小了开关损耗、电压电流应力以及电磁干扰。分析了工作原理和开关过程,研制了一台500 W的试验样机并进行了试验。试验结果证明:在轻载和重载的条件下,所有的开关管都能够零电压导通,同时二极管能够在电流为零(ZCS)的情况下自然关断。     

基于RT-LAB的PET中间级直流变换器半实物仿真平台设计

隔离型双向DC/DC变换器是电力电子变压器(PET)的重要组成部分,其性能好坏将显著影响整个PET的功能.大功率隔离型双向DC/DC变换器多采用模块化串并联的方式实现.设计过程中存在控制复杂、研发周期长、测试困难等问题.本文基于RT-LAB搭建了包含模块化隔离型双向DC/DC变换器实际物理装置的半实物仿真平台,利用RT-LAB的控制功能及在线参数调试等特点对系统进行优化设计.实现了输入串联输出并联型DC/DC变换器均压均流控制策略.结果表明:该半实物仿真平台是研究模块化DC/DC变换器系统的有效方法.     

APFC技术在AC/DC变换器中的应用

为了不断提高开关电源的性能,保障用电系统的安全性,采用有源功率因数校正（APFC）方法,设计并制作了单相AC/DC变换器.对系统进行实物制作和测试,测得输入交流20、24和30 V电压下的系统效率.结果表明：系统无论是满载还是轻载,电源效率均达到85％以上,与以往单相AC/AD变换器相比,该系统控制灵活,体积小,功率因数高,效率高,极大地提高了用电系统的稳定性和高效性.     

带自动均流的DC/DC变换器并联模块的研究

分析和比较了几种DC/DC电源模块并联均流技术,介绍了Unitrode公司生产的UC3907芯片内部结构和功能。在此基础上,设计出一种基于UC3846和UC3907的带自动均流的大功率DC/DC变换器的控制电路。提出了在UC3907的14脚和6脚之间接一电阻,从而解决电源模块并联运行时主控与辅控交替的现象,有效控制每个电源模块均摊总负载电流。     

一种多模式AC/DC控制芯片的设计

根据QR、PWM、PFM模式及绿色模式在特定负载下才具有高效率的特点,提出了一种多模式工作的准谐振反激式AC/DC控制芯片设计方案.通过分别控制导通时间与开关周期,并根据负载的轻重情况,芯片自动切换成4种工作模式.通过芯片内部的多模式功能,克服了准谐振模式在轻载及待机状态下效率较低的问题.整个芯片基于1.5μm BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺设计.SpecterS的仿真结果表明:在全负载下实现模式的自动切换,具有较高的转换效率,适合使用于负载变化范围较大的AC/DC变换器.