基于变结构PID控制的直接驱动阀伺服控制系统

针对所设计的一种由永磁无刷直流力矩电机直接驱动转动阀心的电气三余度直接驱动阀(DDV)伺服控制系统,采用由电流环和位置环构成的双闭环控制结构,通过建立系统模型,提出一种新型变结构PID控制策略.实验结果表明,该方法易于实时控制,能够使系统有效的克服饱和非线性、液动力负载扰动的影响,具有良好的稳态精度、动态跟踪特性和鲁棒性,并且保障了系统单次或两次电气故障后的余度控制性能.     

无刷直流电机抗饱和变结构PI控制研究

无刷直流电机(BLDCM)电流滞环控制系统中转速调节器因存在电流限幅环节会产生积分饱和现象,从而导致了控制系统的超调量增大,动、稳态性能变差等一系列问题。为此,对BLDCM电流滞环控制系统的积分windup现象进行了分析,并将抗饱和变结构PI控制算法应用到BLDCM电流滞环控制系统的转速调节器中。为验证采用控制方法的有效性,在MATLAB/Simulink仿真平台下搭建了控制系统仿真模型,仿真结果表明:相对于传统的PI控制算法,抗饱和变结构PI控制算法能够使系统的积分饱和现象得到抑制,速度响应的超调量更少,到达稳态时间更短,同时还提高了系统对负载扰动的鲁棒性。     

双余度舵系统中的电流均衡策略研究

以双余度舵系统为研究背景,以双余度无刷直流舵机为被控对象,讨论余度绕组电流不均衡的原因与危害。设计位置环、速度环和均流环的三环控制策略。着重讨论双余度无刷直流电动机余度绕组的电流均衡控制策略。建立双余度无刷直流电动机和舵系统的仿真模型。利用MATLAB/Simulink,对均流控制效果和舵系统性能进行仿真验证。仿真结果和实验结果表明,绕组均流控制策略设计合理,实现了双余度绕组间的电流均衡。提高了舵系统的整体性能和可靠性。舵系统跟踪曲线超调小、稳态精度高,系统整体性能优良。     

无刷直流电动机的神经网络模型参考自适应逆控制

提出了无刷直流电动机的神经网络模型参考自适应逆控制的新方法。在无刷直流电动机的双闭环控制系统中,电流环采用电流分时反馈控制的方式,神经网络的模型参考自适应逆控制控制器代替原来速度环的常规PID控制器。仿真结果表明控制系统具有响应快、无超调、抗干扰能力好以及稳态误差小等优点,其动、静态性能均优于常规PID控制。     

双余度舵机控制系统设计

为提高舵机系统可靠性,减小系统体积和重量,本文介绍了基于DSP和CPLD的双余度舵机控制系统。该系统选用双余度稀土永磁无刷直流电动机作为舵机本体,对硬件结构进行双余度设计,采用分段PID控制方法,充分考虑双余度电流均衡和系统故障处理,完成了对双余度舵机转动的精确控制,实现了舵面精确偏转。实验结果表明该系统响应速度快、跟踪效果好。     

基于Internet的无刷直流电动机控制系统

将传统的无刷直流电动机控制系统速度环、电流环分别放置在Internet网络的中央控制器端和远程控制器端,通过网络形成闭环。文中给出了控制系统结构并采用DSP专用电机控制芯片和内含ARM核的网络控制芯片实现了无刷直流电动机网络控制系统的软硬件设计。实验结果表明:在网络控制系统中无刷直流电动机转速响应快速,运行平稳,证明了这种新型控制系统的有效性和可行性。     

基于模糊PID算法的双闭环电机伺服系统设计

完成了电动车电控驱动系统的设计,提出了一种基于永磁无刷直流电动机模糊PID参数自调节的转速控制策略,采用了基于转速调节环和电流调节环的双闭环控制.利用MATLAB/Simulink对车辆电驱动系统的控制策略和控制方案进行深入分析,仿真结果表明,所提出的控制策略和采用的控制方案具控制精度高、响应速度快等特性,明显提高了电驱动系统的动态响应性能.     

基于DSP的模拟舵机位置伺服系统设计与实现

针对飞机舵机驱动控制系统,介绍了基于DSP的无刷直流电动机模拟舵机位置伺服系统的硬件组成、软件设计及工作原理,综合运用了PD调节和积分分离PID调节控制算法,并使用Labwindows/CVI软件编写上位机软件对系统的跟随特性进行测试.测试结果表明,该系统响应速度快,具有较好的控制特性和实用价值.     

基于DSP的双余度永磁无刷直流电动机控制系统

研究了基于一片DSP(TMS320F240)控制的双余度永磁无刷直流电动机驱动控制系统,详细介绍了系统DSP控制器的硬件电路设计,实现对电动机的位置、速度和电流的检测,给出了系统软件设计方案及控制策略,从而实现对整个系统的控制。实验结果表明,由一片DSP构成的控制器控制双余度电动机系统,硬件电路结构简单,同时系统实时性好,响应快,3种工作模式之间切换方便,具有良好的控制性能及动态特性。     

PSIM与MATLAB/Simulink联合仿真无刷直流电动机调速系统

以PSIM和MATLAB/Simulink联合仿真系统为设计平台,充分利用PSIM在功率仿真方面的能力和MATLAB/Simulink在控制仿真方面的能力,设计无刷直流电动机调速控制系统仿真模型。在PSIM软件平台中建立无刷直流电动机驱动系统模型;在MATLAB/Simulink仿真软件平台上建立了无刷直流电动机的调速控制系统的仿真模型,分别对控制系统中的转速调节模块、电流调节模块和PWM发生器模块进行了仿真建模,在调速系统中采用了模糊PID和双闭环控制策略。仿真及试验结果表明,该仿真方式及控制策略能够准确地体现无刷电动机的调速性能。     

永磁同步电动机的无抖振滑模控制系统设计

针对永磁同步电动机位置伺服系统,基于同步旋转坐标系下永磁同步电动机精确的数学模型,利用矢量控制技术,设计了位置/电流双闭环解耦控制结构,以实现转矩线性化控制,简化控制器设计.结合高阶滑模和非奇异终端滑模的控制思想,利用鲁棒微分估计器技术,分别提出了位置环和电流环的高阶非奇异终端滑模控制方案,在保证控制系统全局非奇异和稳定性情况下,可消除控制信号的高频抖振,提高系统的动态响应速度和控制精度,实现系统强无抖振的滑模控制.提出一种自适应负载转矩估计方法,解决了未知负载扰动系统的鲁棒控制问题.仿真结果证明所提控制方法的有效性和可行性.     

基于无传感器控制的内置式永磁同步电机系统自抗扰控制器适应性研究

为了提高无传感器控制的内置式永磁同步电机（IPMSM）暂态过程的响应能力和控制平稳性,引入自抗扰控制（ADRC）技术设计电流环,将交叉耦合项作为未知扰动进行观测,以提高控制精度,减少电流的振荡量与超调量;采用线性扩张观测器(LESO)技术提取位置信息,与滑模观测器相比,系统抖振小,具有更高的控制效率和稳定性。对比基于PI电流环无传感器控制系统的收敛速度及跟踪平滑性的仿真和试验结果表明,采用自抗扰控制技术设计的电流环无传感器控制系统适应性更好,电流谐波小,能够实现平滑跟踪。     

三相VIENNA整流器双闭环控制策略及其参数研究

通过对VIENNA整流器基本原理分析,建立了d-q坐标系下的数学模型。由于系统具有强耦合、非线性的特点,利用前馈解耦控制策略实现对d、q轴的解耦控制。一方面,基于频域法对电流内环进行分析,借助MATLAB单输入-单输出SISO(single input-single output)设计工具,合理配置电流内环控制器零点位置与环路增益,实现对网侧电流快速性与稳定性的控制;另一方面,电压外环易受到负载电流影响,通过对外环控制器零点和环路增益优化配置,提高系统鲁棒性。此外,重点分析了在负载电流干扰的情况下影响电压外环控制器稳定性的成因。最后,利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真平台,验证了电流内环和电压外环控制器参数设计的正确性与合理性,使VIENNNA整流器双闭环控制系统具有良好的稳定性能和动态性能,并在负载波动的情况下,保持良好的控制效果。     

弱电网下双馈风力发电系统的稳定性极限研究

研究了弱交流电网下双馈风机的稳定性极限。首先,研究双馈风机注入电网的有功功率、端电压与转子d、q轴电流间的关系以及稳定性极限的物理约束,进行灵敏度分析,发现当电网变弱时,有功功率对转子d轴电流的灵敏度由正变负,降低了双馈风机的稳定性极限。然后,建立连接弱电网的双馈风机的小信号模型,通过特征根轨迹分析,研究双馈风机控制环路的动态行为对其稳定性极限的影响。分析结果表明,考虑所有控制环路的动态,在极弱电网情况下,等阻尼降低锁相环带宽或提高端电压控制环带宽可以提高稳定极限;若不考虑端电压控制环的动态特性,双馈风机失去动态无功支撑,稳定极限降低。     

电压型PWM整流器比例-积分控制器的参数设计

PWM整流器采用直接电流控制策略和双闭环控制结构,内环电流控制器采用电流反馈和电压前馈的解耦控制策略,利用PI调节实现电流的快速跟踪控制。外环电压控制器由PI控制器构成,能够保证直流电压的稳定运行。由整流器的控制结构及其在旋转dq坐标系下引入PI调节器后的数学模型,简化得到电压环、电流环传递函数,根据控制系统要求采用3种方式设计PI参数。分析3种方式设计的PI参数下系统抗扰动性,用MATLAB仿真验证设计方法的正确性,结果表明在采用典型二型系统设计和二阶系统设计方法下,系统具有良好的动态性和稳定性。     

含锁相环的两级三相式光伏并网系统稳定性分析及控制

为了分析并改善光伏并网系统稳定性问题,本文建立了包括锁相环(PLL)在内的两级三相式光伏并网系统小信号模型,利用特征值法分析了电网强度、最大功率追踪(MPPT)控制参数、锁相环控制参数对系统稳定性的影响。分析可知弱电网下主导振荡模态与锁相环控制参数直接相关。基于锁相环和电流内环控制的相互作用,提出一种附加控制方法,将锁相环的输出频率变量通过控制系数附加作用于电流内环控制。利用特征值法和时域仿真证明该方法可解决弱电网情况下由于锁相环控制参数设置不当带来的系统稳定性问题,并找出了控制系数在不同锁相环参数设置下的可行域。     

基于下垂控制结构的微电网机组控制设计

针对取较大下垂系数难以保证功率分配外环稳定性问题,在有功下垂控制环节增设前馈来改善系统稳定性,并建立微电网小扰动模型,验证了前馈能明显改善系统小扰动稳定,从而功率分配外环可取较大下垂系数,降低了微电网机组对配电网频率和电压幅值波动的敏感程度。电流和电压控制环节分别采用了比例谐振校正,在较小控制带宽下采用比例谐振校正也能取得较为满意的控制精度。介绍了并网同期方法,采用下垂控制结构的微电网机组共用一个同期环节,同步跟踪配电网电压相角。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

并网VSC的大扰动失稳模式

目前并网电压源变换器(VSC)的大扰动稳定研究主要集中于锁相环(PLL)同步稳定问题,缺乏对大扰动失稳模式系统性的研究。基于VSC接入无穷大系统的详细模型,提出了VSC控制环节失稳的定义和判据。发现外环控制、PLL均存在大扰动稳定问题,并存在单调失稳、振荡失稳2种失稳形态。考虑脉宽调制(PWM)饱和后,电流环也可能发生失稳。不同失稳模式下系统稳定边界主要由不稳定极限环、不稳定平衡点的稳定流形以及代表饱和非线性的边界三部分组成。不稳定极限环主要由系统中存在的Hopf分岔产生。若系统工作点靠近Hopf分岔,则稳定边界由不稳定极限环组成,此时系统失稳表现为发散振荡。若工作点远离Hopf分岔,则稳定边界由不稳定平衡点的稳定流形组成,系统表现为单调失稳。通过MATLAB时域仿真对理论分析进行了验证。     

直驱阀用音圈电机的模糊非线性PID控制

针对基于音圈电机的直驱阀系统中存在液动力负载扰动对系统的稳、动态性能有较大影响的问题,以及经典PID控制所存在的不足,在建立基于音圈电机的直驱阀系统数学模型的基础上,提出一种位置环/电流环的双闭环控制结构.位置环采用非线性PID(Nonlinear PID,NLPID)控制,给出了位置环模糊NLPID控制器的具体设计方...     

直流配电网失压时测量误差对暂态稳定性的影响分析

直流配电网失压时为恢复电压换流站需输出尽可能多的功率,系统暂态稳定性处于临界状态,易受到测量误差的影响而失稳。为定量分析这种影响,针对计及测量误差的换流站本地控制,研究了电流内环控制精度的削弱和功率外环给出电流参考值的偏移,并据此提出了参考值保留裕度的修正方法,以避免其超出稳定范围。在此基础上,得到了换流站输出功率关于测量误差的灵敏度,用于估算恢复系统电压所需功率的损失。最后,通过PSCAD/EMTDC时域仿真对测量准确度与系统暂态稳定性之间的联系进行了验证,得到了预期的结果。