基于线性自抗扰的开关磁阻电机调速控制研究

开关磁阻电机调速系统是复杂的非线性时变系统,负载扰动大,变量之间耦合严重,针对上述系统的性能特点提出采用线性自抗扰控制策略对系统进行控制的方法。首先为克服负载扰动变化,电机磁链呈非线性以及电流、位置等参数耦合的内外部干扰问题,设计扩张状态观测器对系统内扰和外扰进行准确估计并实时补偿。然后设计PD（比例-微分）控制器抑制系统给定与扩张状态观测器反馈的观测对象状态变量之间的跟踪误差。最后在仿真平台上对设计的控制系统进行试验并与传统PID控制方案进行对比,结果显示,对于给定的阶跃信号线性自抗扰控制器只需0.09s即可达到稳态且无超调,而PID控制器需要3s才能实现稳定跟踪。因此相比于传统PID控制,线性自抗扰控制器拥有更优的动静态性能,并且系统在外部负载扰动和内部模型参数变化的情况下也有良好的控制效果,表现出了很好的鲁棒特性。     

变负载随动系统的新型控制方法研究

变负载的随动系统在自动化武器装备领域中应用日益广泛,然而常规的PID控制器不能满足变负载情况下的高精度要求.为实现变负载条件下的高精度随动控制,提出运用两种新型控制方法,即自适应逆控制和自抗扰控制器.自适应逆控制和自抗扰控制器控制思想新颖,应用在随动系统的速度环控制中,对系统的内扰和外扰有良好的消除和抑制作用.通过仿真研究表明,与常规PID控制器相比,自适应逆控制和自抗扰控制器对随动系统速度环的变负载控制的性能良好,是实现高性能的变负载随动系统的有效方法.     

电机温度时滞耦合系统自抗扰控制仿真研究

电机温度过高会造成绝缘性能老化,电机安全性能下降;电机控制系统是典型的非线性系统,电机温度也因此具有时滞性和耦合性的特点,难以建立准确的数学模型;传统的方法对电机温度的控制精度较差,从而导致电机温度失控;为此,提出基于BP神经网络自抗扰控制算法的电机时滞耦合关系下温度控制方法;将BP神经网络与PID控制方法相结合建立电机温度网络自抗扰控制器模型,利用梯度下降法修正电机温度控制器模型的权值系数,从而实现了BP神经网络自抗扰控制器参数的实时调整;实验结果表明,利用BP神经网络自抗扰算法进行电机时滞耦合关系下温度调整,能够有效提高控制的精确度,缩短了控制过程中的时间延时。     

自抗扰控制在永磁直线电机控制中的应用

针对在工业中广泛应用的PID控制器的特点及存在的问题做了分析,并介绍了自抗扰控制技术的原理、结构、以及控制器的设计.对一个永磁直线电机在考虑将电机耦合视为内扰及外部摩擦干扰情况下的具体实例给出了采用自抗扰控制技术的仿真结果.同时对简化的电机模型也给出了采用PID调节的仿真结果.结合仿真结果可以看到自抗扰控制器的抗干扰性和鲁棒性都优于经典PID控制器.     

基于音圈电机的波动压力载荷控制研究

为开展波动载荷下滑动电接触摩擦动力学与电流传导机理研究,需在滑动电接触实验机上模拟弓网压力载荷波动,为此设计了基于音圈电机的动态压力伺服控制器.在建立波动载荷伺服系统数学模型基础上,设计了基于音圈电机的改进自抗扰控制方案,给出了改进自抗扰控制器的具体设计方法,并通过与模糊RBF网络相结合,实现参数自整定.针对传统自抗扰控制、PID控制与改进型自抗扰控制进行了仿真对比分析,并对改进型自抗扰控制进行了实验测试.仿真以及实验研究表明,该控制策略具有良好的控制性能以及鲁棒性能,满足实验系统要求.     

自抗扰控制器在卷绕头速度控制中的应用

卷绕头要求恒张力恒线速度控制,采用可以代替经典PID控制器的自抗扰控制器,它不依赖于对象的精确模型就可以实现干扰补偿,仿真和实验结果表明,自抗扰控制器在整个卷绕过程中,具有良好的动态性能,且对负载及各种扰动都有非常好的鲁棒性.     

自抗扰控制器在卷绕头速度控制中的应用

卷绕头要求恒张力恒线速度控制,采用可以代替经典PID控制器的自抗扰控制器,它不依赖于对象的精确模型就可以实现干扰补偿,仿真和实验结果表明,自抗扰控制器在整个卷绕过程中,具有良好的动态性能,且对负载及各种扰动都有非常好的鲁棒性。     

基于舵机负载大范围变化的研究

由于经典PID控制系统在导弹舵机负载大范围变化时不能达到系统指标要求,所以分别设计了基于自抗扰控制器和模糊PID控制器的舵机控制系统;并实现了舵机的高性能跟踪;采用MATLAB/SIMULINK进行阶跃信号、正弦信号、扫频信号的仿真验证;结果表明自抗扰控制器和模糊PID控制器在舵机负载大范围变化的情况下,显著提高系统的响应速度,满足系统控制精度的要求,并且动静态特性优于传统的PID控制,具有广泛的应用前景。     

二阶自抗扰控制器的参数简化

为了克服PID控制器自身具有的缺陷，在PID的基础上提出了自抗扰控制器（ADRC）。该控制器由跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈三部分组成，其控制效果优于经典PID控制器，但是参数众多、调节复杂。通过线性简化和参数整合建立简化的线性自抗扰控制器。MATLAB仿真表明，简化的线性自抗扰控制器参数调节过程大大简化，而控制性能并未受到明显影响。     

自适应模糊自抗扰控制器的研究与设计

针对普通PID在实际工程控制中参数整定难,抗干扰能力差的问题,设计了一种基于模糊控制原理的改进型自抗扰控制器.该控制器充分结合了模糊控制器和自抗扰控制器的各自优势,并对其进行了随动系统的仿真.仿真结果表明,该控制器可设计成为一个响应速度快、静差小的控制系统,与经典PID控制器在同样的系统中比较,自适应模糊自抗扰控制有较好的控制性能.     

模糊自抗扰控制在永磁同步电机调速系统的应用

针对直接转矩调速系统中PID控制器参数鲁棒性差,调速过程中磁链和转矩脉动大的问题,设计了一种基于模糊的改进自抗扰转速控制器;自抗扰策略代替传统的PID控制方法,模糊规则对自抗扰控制算法进行简化,减少待整定参数;与传统的PID控制方法相比,模糊自抗扰控制能提高调速系统的误差估计补偿和抗干扰能力;对比仿真结果,模糊自抗扰控制响应速度快,明显降低了系统在调速过程中的磁链和转矩脉动,表明模糊自抗扰控制具有良好的控制性能,验证了该方法的有效性。     

基于神经网络的新型复合速度控制器的设计

针对传统PID控制和神经网络直接逆动态控制各自的特点,提出了将两者相结合构造一种新型复合神经网络速度控制器的方法：基于感应电机间接磁场定向矢量控制系统．对该复合速度控制器进行仿真研究。仿真结果表明,在电机参数变化和负载扰动的情况下,该控制器的应用使感应电机间接磁场定向矢量控制系统具有很好的鲁棒性和抗扰性能：     

基于自抗扰控制器的力矩电机伺服系统控制

自抗扰控制器能将被控对象的内、外“总扰动”进行估计并用前馈补偿的方法将其抵消,适于力矩电机因直接驱动所带来干扰的补偿与控制;针对测量噪声对线性自抗扰控制器观测器带宽的限制,提出了二阶线性自抗扰的相似结构,并结合三阶积分链式微分器对其效果进行了对比仿真验证;力矩电机的控制仿真实验表明,与二阶线性自抗扰算法相比,基于相似结构的改进的力矩电机控制,能在有测量噪声情况下兼顾系统跟踪精度、突加负载时抗扰动性.     

一种防盘式对转电机转子失步的控制方法

用于水下航行器对转螺旋桨驱动的盘式对转永磁同步电机由一个定子一套绕组,2个永磁转子构成。需要用一套变频器控制2个转子保持同步,在2个转子上的负载相同或对称变化时,现有文献提出的方法能够控制两转子转速保持同步。然而受水流影响,双转子负载不对称突变时,转子转速下降幅度不相同,由于PI调节慢且有一定静差,容易造成转子失步,电机可控性差。为了提高电机抗不对称负载扰动的能力,用线性自抗扰控制器取代PI调节器,设计了线性电流自抗扰控制器和基于模型补偿的转速线性自抗扰控制器,模型补偿转速线性自抗扰控制器能够提高了系统对扰动的估计速度和精度,从而控制系统对转速调节加快。仿真实验表明,控制方法能够有效地防止对转电机在负载变化不对称的情况下发生转子失步。     

机载光电侦察平台的自抗扰控制技术研究

PID控制在机载光电侦察平台伺服系统中应用广泛,但其固有的一些缺陷限制了系统性能的进一步提高.为此,设计了一个自抗扰控制器,通过采取为参考信号安排过渡过程,估计参考信号和输出信号的微分,实时估计并补偿伺服系统的所有扰动等措施,克服了PID控制器的缺陷.以某型号机载光电侦察平台为控制对象,对自抗扰控制器与PID控制器进行了仿真对比试验.试验结果表明,采用自抗扰控制器的机载光电侦察平台伺服系统的阶跃响应速度快、无超调,对模型摄动和测量噪声不敏感,对外界扰动的抑制能力强,能够有效克服摩擦扰动对平台低速运动性能的影响,各项性能均优于PID控制器.最后,提出了一套自抗扰控制器参数整定准则.     

自抗扰PID四旋翼飞行器控制方法研究

针对传统PID控制算法不能很好地适应非线性被控系统、鲁棒性较弱、抗扰能力差等缺点,提出了一种基于传统PID控制与自抗扰控制结合的四旋翼飞行器控制方法。在传统PID控制器的基础上,对飞行器姿态解算过程中的不确定因素和外界干扰予以实时的观测和补偿。最后在Simulink中分别搭建传统串级PID控制器和自抗扰PID控制器的仿真模型,通过分析仿真结果得出自抗扰PID控制器的响应时间比传统串级PID控制器快约30%,稳态误差较传统串级PID控制器降低约15%,超调量降低约20%。由此得出自抗扰PID四旋翼飞行器控制方法能够很好地适应四旋翼飞行器非线性系统,达到抑制外界干扰以及补偿系统控制误差的效果。     

抄纸过程水分定量自抗扰控制仿真研究

针对抄纸过程水分定量系统控制中的强耦合、时滞、不确定等特点,在常规PID控制的基础上提出了自抗扰控制这种新的法,方法的特点是可以动态补偿系统模型扰动和外扰,即克服了常规PID控制中存在的快速性与超调之间的矛盾.自抗扰控制器由微分一跟踪器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈三部分组成.最后对自抗扰控制和PID控制算法分别进行了仿真.并分析比较了这两种不同控制算法的仿真效果,结果表明自抗扰控制系统具有良好的动态性能,控制器具有很强的鲁棒性.     

电机驱动驻车系统的非线性自抗扰控制

电机是电动汽车的动力源,能快速启动,并通过矢量控制技术精确控制输出转矩.本文针对电动汽车电子驻车系统制动问题,提出了一种采用自抗扰控制技术驱动电机实现驻车制动的有效方法.为此分析了车辆在坡道上的纵向运动学模型,结合电机数学模型和整车模型,设计了电动汽车电子驻车非线性自抗扰控制器,并搭建了闭环仿真模型.仿真结果表明,自抗扰控制系统响应性能明显优于PID控制,最后通过实验,验证所设计的控制方案对驻车过程内外扰动具有较强的鲁棒性,能够实现驻车过程快速有效制动.     

高性能永磁同步电机位置伺服系统建模与仿真

永磁同步电动机由于其优越的性能而广泛应用于精确的伺服控制系统中,但其绕组相电流和转速具有强耦合性,而且永磁同步电机的模型的不确定性影响了控制器的精度.文中首先建立了基于PID控制器的交流伺服系统,在此基础上又提出了一种基于自抗扰控制器的高性能永磁同步电动机位置控制器,并建立了基于该控制器的永磁同步电动机伺服系统仿真模型.仿真实验证明,与基于PID控制器的交流伺服系统相比较,基于自抗扰控制器的交流伺服系统的优越的跟踪性能和抗扰性能.     

液位温度时滞耦合系统自抗扰控制仿真研究

将自抗扰控制技术(ADRC)应用于冷热水混合系统来仿真工业过程系统,进而研究对该类耦合时滞系统的控制策略。传统的方法是用双通道PID控制器进行仿真。通过Matlab平台搭建实验进行比较,自抗扰控制器能够有效地对冷热水混合系统进行解耦控制。相比于双通道PID控制器,自抗扰控制器的控制效果具有更优的动态性能与鲁棒性,证明自抗扰控制器能够适应环境的变化。仿真结果可为一类具有时滞耦合特性的复杂工业过程提供控制参考。