永磁同步电机非线性控制策略研究

永磁同步电动机由于具有高功率密度、运行性能优良等特点,在驱动控制领域得到了广泛应用。高性能的电机驱动系统必须具备快速准确的响应和良好的抗干扰性能。因此,利用非线性控制的方法提高系统性能是很有必要的。考虑到永磁同步电机是一个复杂耦合的非线性系统,本文采用了直接反馈线性化方法,从而实现PMSM系统的输入输出线性化,实现高性能控制。通过仿真验证了该方法的有效性。     

机炉协调控制系统的鲁棒性能分析

为克服传统鲁棒控制算法的保守性,提出一种概率范式下评价参数不确定控制系统鲁棒性能的方法。该方法能以累积频率曲线的形式直观地对任意性能水平下不同控制系统的鲁棒性能进行比较;同时,针对机炉协调控制系统设计一种鲁棒反馈线性化控制器,并运用上述评价方法将其与传统的精确反馈线性化控制器的鲁棒性能进行对比。仿真结果显示鲁棒反馈线性化控制器具有更为优越的鲁棒性能,同时验证了所提出的控制系统鲁棒性能评价算法的有效性。     

机炉协调控制系统的鲁棒性能分析

为克服传统鲁棒控制算法的保守性,提出了一种概率范式下评价参数不确定控制系统鲁棒性能的方法。该方法能以累积频率曲线的形式直观地对任意性能水平下不同控制系统的鲁棒性能进行比较;同时,针对机炉协调控制系统设计了一种鲁棒反馈线性化控制器,并运用上述评价方法将其与传统的精确反馈线性化控制器的鲁棒性能进行对比。仿真结果显示鲁棒反馈线性化控制器具有更为优越的鲁棒性能,同时也验证了所提出的控制系统鲁棒性能评价算法的有效性。     

基于精确线性化理论的倒立摆系统最优控制

倒立摆是自动控制理论研究的典型实验设备,由于其具有强非线性与强耦合性,一直是先进控制算法研究的热点.文章采用了一种微分几何方法--李理论,对倒立摆系统进行精确反馈线性化,此种线性化方法使模型更多地保留了原系统主要的非线性部分,更能逼近实际系统.在此线性化模型的基础上,对倒立摆系统进行最优稳定控制设计.仿真结果表明,所提出的精确反馈线性化方法对于倒立摆系统的控制器设计是有效的.     

基于DFL的地面运动基座轨迹跟踪控制

为解决地面运动基座的轨迹跟踪控制问题, 基于其动力学模型, 利用动态反馈线性化技术实现了系统的完全状态反馈线性化。根据线性系统理论设计轨迹跟踪控制器, 并采取时变控制器增益的方法在满足控制力矩饱和约束的同时取得了良好的跟踪效果。Matlab 仿真结果显示, 采用该方法设计的轨迹跟踪控制器可使系统跟踪期望轨迹, 采取时变控制器增益的方法可使系统在跟踪过程中既满足了控制力矩饱和约束, 取得了良好的跟踪性能。与其他设计方法相比, 该方法能很好地将控制力矩饱和的情况考虑在内, 控制器设计简单且具有良好的稳定性。     

反馈线性化方法在锅炉-汽轮机系统控制中的应用

为提高锅炉 -汽轮机系统的信号跟踪和抗干扰能力 ,利用输入 -状态反馈线性化和输入 -输出反馈线性化方法分别设计了锅炉 -汽轮机系统的控制律。对于输入 -状态线性化方法由于输入状态为线性关系 ,因此系统可以在较大的范围内正常的工作。对于输入 -输出线性化方法可以验证系统在平衡点邻域零动态稳定 ,然而计算机仿真表明利用输入 -输出反馈线性化设计的控制器由于零动态的稳定范围较小 ,系统只能工作在工作点的邻域。基于以上结果对输入 -状态和输入 -输出反馈线性化方法进行了比较分析。计算机仿真表明利用输入 -状态线性化方法所设计的控制器具有良好的信号跟踪和抗干扰能力     

基于干扰观测器的磁悬浮系统精确反馈线性化

磁悬浮系统是开环不稳定的强非线性系统。为了提高机床磁悬浮系统的悬浮精度,该文结合反馈线性化方法和干扰观测器补偿对磁悬浮系统进行精确线性化。对磁悬浮系统反馈线性化误差进行了分析,建立了磁悬浮系统反馈线性化误差模型。设计了干扰观测器,并分析了干扰观测器对反馈线性化误差的补偿作用,最后进行了实验研究。研究表明:干扰观测器能够有效补偿反馈线性化误差,获得精确线性化模型。实验结果表明:磁悬浮进给系统的磁悬浮工作台实现了精确线性化,工作台悬浮精度大幅度提高,达到μm级精度。     

一级直线型倒立摆的控制及实现

研究一级直线型倒立摆的起摆、镇定与跟踪问题.采用基于Lyapunov能量反馈方法和基于精确线性化与LQR(linear quadratic regulator)算法结合的方法设计控制器,提出分阶段起摆的控制思想,并将这两种控制器有效地联系起来,最后对控制器的跟踪性能作了讨论.仿真结果与上机实验表明了方法的有效性和优越性.     

基于最优控制的永磁同步电机转速控制

由于永磁同步电机具有非线性和变量之间存在耦合性,为提高永磁同步电机的控制精度与稳定性能,对采用微分几何方法和最优控制器设计问题进行了研究,首先结合永磁同步电机的数学模型对电机转速的理论基础进行了分析,并采用状态反馈精确线性化控制策略,在此基础上,利用二次型性能指标的最优控制器设计方法,求解出系统最优控制率,最后对该方法进行仿真验证,结果表明,该方法可以明显改善系统的动态性能,提高一定的抗干扰能力。     

Rucklidge系统的反馈线性化控制

为了控制混沌Rucklidge系统的不稳定平衡点,本文首先采用数值分析的方法对该系统的混沌特性进行研究,结果表明Rucklidge系统具有十分丰富的动力学行为;然后根据微分几何理论,对Rucklidge系统进行全状态反馈线性化控制器的设计,实现对该系统不稳定平衡点的有效控制,并对比近似线性化方法设计的控制器效果。结果表明反馈线性化方法具有一定的优越性。     

直流调速系统PID参数动态设计方法及应用

针对直流调速系统PID参数经典设计方法中要处理非典型系统,不能实现实时调整参数等问题,本文提出了一种动态参数设计方法.该方法基于经典双闭环直流调速系统动态结构,通过建立系统动态仿真模型,动态设计PID参数和调整系统性能指标,以获得满足设计要求的结果.仿真实例应用表明：动态参数设计可快速准确地实现系统设计要求,是直流调速系统PID参数设计的一种有效方法.     

基于区间数的高速磨床主轴系统的不确定性优化研究

为了更精确地反映主轴系统在工作状态下的情况,针对高速磨床主轴系统建立柔性体动力学模型,对其在不确定性磨削力作用下的工况进行数值模拟和优化研究.首先采用优化拉丁超立方试验设计方法在设计变量和不确定参数构成的混合空间内采样,再建立包含不确定量的主轴系统径向基函数近似模型,代替耗时的数值仿真模型.利用基于区间数的不确定性优化方法对高速磨床主轴系统进行优化设计研究.结果表明,利用基于区间数的不确定性优化方法,对主轴系统的关键参数进行优化后,表征磨削质量的刚体砂轮质心的径向跳动值比原来有了较大的减少,得到了在不确定磨削力影响下优化结果的响应区间.     

基于遗传算法的双闭环系统模糊优化设计

提出一种基于遗传算法的直流双闭环调速系统参数优化设计方法,根据工程技术的要求,选用速度超调量和过渡时间作为参数优化性能指标,将该指标用模糊隶属度函数归一化,再加权平均形成系统优化模型的目标函数。采用计算机数值计算方法,通过仿真获得系统对应参数的动力响应曲线及其性能指标。最后以工程设计的参数为搜索范围,以速度调节器和电流调节器的参数为染色体中的基因,通过遗传算法在搜索范围中优化这些基因,获得优化解,     

基于Simulink永磁同步电机伺服系统矢量控制

永磁同步电机（PMSM）伺服系统的速度环和电流环具有非线性耦合特性,需要进行电流解耦控制．因此,根据矢量控制的原理实现了该系统的线性解耦．通过对永磁同步电机数学模型分析,建立基于Simulink伺服系统矢量控制仿真模型．仿真结果表明,建立的系统耦合模型具有良好速度控制特性,并对永磁同步伺服耦合系统设计具有指导价值．     

某型涡轴发动机转速伺服系统建模仿真研究

针对某型涡轴发动机燃油调节器的工作特点,对其中的重要部件——转速伺服系统进行了建模仿真研究。通过对其结构及工作原理的深入分析,得出其动、静态条件下具体的数学模型。为验证模型的正确性,在AMESim软件中搭建了转速伺服系统组件的模型;并对其进行了仿真验证。仿真结果表明,转速伺服活塞可以很好地随着顶杆位移的变化而变化,和喷嘴挡板的流通面积基本一致,满足了系统性能要求指标,对涡轴发动机的设计具有实用价值。     

三模变结构炮瞄随动系统的研究

讨论了采用晶体管ＰＷＭ放大器的炮瞄随动系统的设计方法，根据系统处于失调状态时的最优速度运行曲线和相轨迹，结合典型系统的设计方法提出一种新的调节器形式及参数计算方法，并依不同运行情况采用不同的控制模式，从而保证系统有良好的快速性及高抗干扰能力，配炮运行结果表明：所设计的系统对任意误差协调无振荡、无超调，对斜坡、正弦等任意输入都具有良好的跟踪性能。     

具有扰动观测器调速系统的稳定性分析及转速环设计

针对将扰动观测器应用于实际伺服系统有可能由于参数选取不当导致系统不稳定的问题,提出应用于实际伺服系统的扰动观测器的一般性结构;讨论了扰动观测器环节对系统稳定性的影响,给出了扰动观测器环节参数的选取方法;分析了具有扰动观测器的实际调速系统转速环的设计方法。仿真实验表明采用该法设计嵌有扰动观测器的调速系统,能够使系统稳定的同时,具有良好的动、静态性能。     

基于自适应Backstepping的PMSM速度控制器设计

为了设计交流永磁同步电机的高性能速度控制器,提出了一种基于自适应Backstepping的速度控制器设计方法.基于永磁同步电机的数学模型,以速度跟踪为目标,把系统分解成几个子系统,为每个子系统设计Lyapunov函数和中间虚拟控制量,再后退到整个系统,得出实际控制量电压的直轴和交轴分量.为了抑制永磁同步电机存在的参数摄动、负载摄动等不确定因素对系统性能的影响,引入自适应与反推控制相结合的策略,使系统能够根据参数的变化自行调整,保证系统的性能及其稳定性.Matlab仿真结果表明,系统具有良好的稳态精度和动态性能.     

基于广义 Gronwall-Bellman 引理的小型涡扇发动机过渡态控制

针对航空发动机强非线性的特点,将非线性控制理论应用于小型涡扇发动机过渡态控制。基于非线性模型,应用广义Gronwall-Bellman引理设计给定转速跟踪器,该过渡态控制器可在一定范围的转速切换指令下,通过对控制器参数的选取来调节跟踪误差范数边界,使得闭环系统以指数收敛到新平衡状态。应用Lyapunov稳定性定理对该控制器的性能进行验证,在理论上证明了该非线性设计方法的有效性;并以DGEN380发动机为仿真研究对象,对上述控制器进行数值仿真。仿真结果表明设计的发动机过渡态转速跟踪器能满足航空发动机控制系统的动态性能指标,实现了基于非线性模型的简单加速控制,仿真结果验证了该设计方法的有效性。     

基于激光拼焊技术的汽车B柱结构优化设计

利用激光拼焊技术对某轿车B柱进行结构材料一体化设计,在轻量化设计的前提下对其入侵位移和入侵速度进行控制以满足整车侧碰安全性能.根据C-NCAP碰撞法规建立该轿车侧碰有限元模型,并验证了模型的准确性.基于网格节点变形技术创建B柱参数化模型并定义3个结构设计变量和2个材料类型设计变量,以其质量、中部最大入侵位移和最大入侵速度为优化目标,以其上部和下部最大入侵位移和最大入侵速度为约束条件,结合径向基（RBF）近似模型和非支配遗传算法（NSGA-Ⅱ）对B柱结构进行多目标优化设计,获得Pareto优化前沿,并讨论妥协方案验证对B柱多目标优化设计的效果.