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。     

基于CESO的SIDO Buck-Boost变换器自抗扰控制策略

针对单电感双输出Buck-Boost变换器两输出支路va和vb间存在交叉影响，暂态性能差等问题，提出一种基于级联扩张状态观测器（CESO）的自抗扰控制（ADRC）策略.首先，根据ADRC理论将主路和支路分别拟合为相互独立的系统，减少支路间的交叉影响；其次，设计CESO对系统总扰动进行估计，消除因传统扩张状态观测器不完全估计而造成的观测残差，并利用CESO对电路传感器高频噪声的抑制作用，进一步提高观测值的估计精度；然后，将观测值作用于ADRC的状态误差反馈控制率，以提高系统的暂态性能；最后，利用Lyapunov理论证明了控制系统的闭环稳定性.仿真结果表明：本文所提控制策略有效减小了两输出支路va和vb间的交叉影响，同时提高了系统的暂态性能.     

基于非线性状态观测器的直流降压变换器自抗扰控制

针对脉宽调制型DC-DC降压变换器的负载变化、输入电压波动和系统动态不确定性等内外干扰,以及线性观测器的大增益效应所产生的峰值现象和低精度等问题,提出一种基于非线性扩张状态观测器的自抗扰控制方法.首先,根据直流降压变换器的输出电压与期望电压之间的误差建立系统的数学模型,对DC-DC降压变换器的不匹配干扰进行微分处理转换...     

基于复合控制器的双级矩阵变换器闭环控制

由于存在着稳定性和快速性之间的矛盾,PI控制器对于谐波的抑制能力有限,难以保证双级矩阵变换器(TSMC)在谐波扰动下的输出性能,为此,提出一种基于复合控制器的TSMC闭环控制策略,将重复控制技术与PI控制相结合构成复合控制器,利用重复控制器对PI控制器输出的控制量进行修正,弥补PI控制器对交流谐波控制的不足。为了降低复合控制策略的复杂度,在分析TSMC空间矢量调制策略的基础上,提出由控制量直接获取开关占空比的简化算法。仿真结果表明,在输入电压不平衡畸变且输出负载不平衡情况下,采用复合控制器可以使TSMC输出电压总谐波畸变率小于1%,在负载突增时系统调节时间小于1个基波周期,说明复合控制系统具有良好的动态和静态性能。     

分布式电动车的线性自抗扰稳定性控制策略

为研究分布式电动车的操纵稳定性控制策略问题,将直接横摆力矩控制器设计为2个一阶线性自抗扰控制器,用于计算车辆维持稳定所需的横摆力矩。在转矩分配方面,根据路面附着和车辆状态调节目标函数的权值,采用二次规划算法计算得到电机输出转矩。应用硬件在环仿真平台进行了正弦迟滞和正弦递增实验,实验结果表明分布式电动车的操纵稳定性控制策略能够提高车辆的操稳性能,使得控制变量能够紧密跟踪期望值。      

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。     

异步电动机自抗扰控制系统的仿真

介绍了自抗扰控制器的内部结构及其各组成部分的功能,并将自抗扰控制系统应用于在异步电动机调速系统中,此控制方案不需要精确的电机模型就可以实现干扰补偿,使得自抗扰控制器的设计能够独立于异步电动机精确的数学模型。在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真研究,并根据仿真结果分析了线性自抗扰控制系统较传统PID控制器的优缺点。     

基于DSP＋CPLD的双级矩阵变换器调制策略实验研究

针对传统矩阵变换器(CMC)复杂的调制策略和换流问题,研究了一种能保持CMC所有优点而又能克服其不足之处的双级矩阵变换器(TSMC).推导了其调制策略,分析了零电流换流原理,给出了实现框图,并最终搭建了一台基于DSP+CPLD的实验样机.实验结果表明,TSMC输入输出电流均正弦波,且输入单位功率因数.     

燃气轮机可转导叶自抗扰控制策略研究

在燃气轮机运行过程中，可转导叶易随压气机转速等状态量变化而频繁改变角度，继而引起振荡。这种可转导叶的振荡现象可能影响机组性能甚至导致喘振的发生。本文采用一种基于分散式多变量控制策略的新型自抗扰控制（ADRC）算法，对燃气轮机可转导叶设计了转速–导叶双变量自抗扰控制方法，并加入了死区和滤波功能，能够在保证机组转速稳定的同时抑制机组运行过程中可能出现的可转导叶抖动现象，可在不同工况下稳定机组状态，提高燃机效率。     

一种基于滑模自抗扰控制器的风电机组变桨距控制策略

为了改善风力发电系统在恒功率区的性能,提出了一种基于滑模自抗扰控制器的变桨距控制策略.在高于额定风速的风况下,通过变桨控制器改变桨距角,保证风力发电机输出功率稳定在额定功率附近.通过MATLAB仿真软件对所提变桨距控制策略与PID控制策略对比,仿真结果表明:基于滑模自抗扰控制器的变桨距控制策略下的风力发电机组能够使输出...     

基于线性自抗扰与重复控制的虚拟同步发电机并网逆变器控制策略

在强耦合、高精度控制等场合下,传统电压电流双闭环控制基于VSG的逆变器并网时会存在动态响应速度慢、抗干扰能力差的问题,由此提出基于VSG的新型电压电流双闭环控制策略,将线性自抗扰控制与重复控制相结合作为电压外环控制,电流内环仍采用PI控制,其中线性自抗扰控制抗干扰能力强,且加快了基于VSG的逆变器并网动态响应速度,重复控制提高双闭环控制跟踪精度。首先详细分析基于VSG的逆变器并网系统数学模型;其次进行线性自抗扰控制与重复控制的设计;最后在MATLAB/Simulink平台下搭建仿真模型,仿真结果表明：在功率扰动与三相短路故障工况下,所提控制策略加快了基于VSG的逆变器并网动态响应速度,且抗干扰能力强,跟踪精度高,验证了所提策略的有效性和可行性。     

大型随动圆顶自抗扰控制方法研究

针对大型随动圆顶具有大转动惯量,且存在非线性摩擦的特点,根据自抗扰控制原理,设计圆顶随动系统控制器,提高系统的动态性能。介绍了圆顶随动系统的构成及简化模型;以及基于自抗扰控制器的圆顶随动系统设计方案,并给出了控制器参数整定方法。最后,进行了Simulink仿真和实验验证。实验结果表明,相对于传统的PID控制器,自抗扰控制器既可以保证系统在无超调的情况下快速响应,又能够抑制摩擦和死区等非线性因素对系统跟踪性能的影响,可以有效提高圆顶随动系统的动态性能。     

制冷系统自抗扰解耦控制

针对制冷系统具有非线性、强耦合、大时滞且难以建立精确数学模型等特点,设计了一种改进的自抗扰解耦控制器。首先,通过引入线性修正项设计了非齐次有限时间收敛的扩张状态观测器,保证了观测器误差在有限时间内能够快速收敛到0,进而通过构造Lyapunov函数证明了其有限时间收敛的特性;采用静态解耦方法将制冷系统解耦为两个单输入、单输出系统,实现了制冷系统过热度和蒸发温度的独立控制;最后,利用改进的扩张状态观测器估计动态耦合和其他扰动并补偿到非线性误差反馈控制中,实现了制冷系统的动态解耦并改善了控制效果。仿真结果表明,该控制器不仅能较好实现解耦并具有良好的动态特性,而且具有更好的抗扰性和较强的鲁棒性,同时约有2%的节能效果。     

一种基于改进自抗扰控制器的风电机组变桨距控制策略

为了改善风电机组的恒功率输出区域的动态性能,提出了一种基于改进自抗扰控制器的变桨控制策略。当风速高于额定风速时,通过调节桨距角改变风机气动转矩,保证风机输出功率的稳定性。设计了一个改进的连续光滑的非线性函数,可有效提高系统的抗扰动能力。基于该非线性函数对传统自抗扰控制器做出了改进。仿真结果证明,改进自抗扰控制器的变桨距控制系统能够对桨距角进行精确调整并将输出功率快速稳定到额定值附近,具有较快的响应速度及较好的抗扰动能力。     

胎面重量控制系统的CPSO优化Smith预估线性自抗扰策略

针对轮胎行业橡胶复合挤出线重量控制系统过程机理复杂、扰动过多且难以测量等问题,设计了一种史密斯预估与线性自抗扰控制(Smith prediction-linear active disturbance rejection control, Smith-LADRC)相结合的控制方式以实现对胎面重量的稳定控制。建立仿真模型与比例-积分-微分(proportional-integral-differential, PID)、LADRC、Smith-PID进行控制效果对比以验证其优势,同时针对此控制器调参困难引入混沌粒子群算法(chaotic particle swarm optimization, CPSO)进行参数整定。经实验结果表明：Smith-LADRC相较于上述3种控制方法能够使系统具有较好的抗干扰性和鲁棒性;采用CPSO算法寻优后,相比于粒子群算法(particle swarm optimization, PSO),可以很好地达到控制目的,系统输出响应快速性均得到提高,相比手动调节能更好地对系统输出进行控制,同时节省参数调节时间,提高控制效率。     

基于固定环宽的矩阵变换器的滞环电流控制策略的研究

介绍了基于固定环宽滞环电流控制的矩阵变换器的工作原理，它是将矩阵变换器等效为虚拟整流器和虚拟逆变器的串接，然后在虚拟逆变器上做固定环宽滞环电流控制；分析和推导了矩阵变换器在这种策略下的开关状态和控制规律；给出了在一个周期里，划分输入电压相区，输出电流相区的原则，确定了开关规则表；最后通过仿真得到了输出线电压和电流波形，其结果验证了文中提出的矩阵变换器控制策略的可行性。     

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.     

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。