基于FOPID+ADRC的永磁同步电机低速控制

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)是一个非线性、多变量、强耦合系统,具有不确定的外部干扰。为了提高其低速运行时的控制精度,采用一种改进自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)对其进行控制。首先通过插值法构建一个新的非线性函数来代替ADRC中原有的最优控制函数,使其在原点处更平滑和连续。并将此函数应用于扩张观测器(extended state observer,ESO),最后将非线性误差反馈率(nonlinear state error feedback,NLSEF)用分阶数比例积分微分(fractional-order proportion integration differentiation,FOPID)代替以提高其动态性能。经SIMULINK仿真结果表明,该控制算法在PMSM低速控制中比传统ADRC具有更快的响应速度和更好的抗干扰能力。     

永磁同步风电系统转速环自抗扰控制器设计北大核心CSCD

转速环调节器是永磁同步风力发电系统的核心控制环节。将自抗扰控制器引入永磁同步风力发电系统转速环,对自抗扰控制器的跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性误差反馈控制律3个组成部分进行了研究和设计,提出了一种结合抗抖振因子函数的改进型Gfal函数来提高自抗扰控制器的性能,将风力发电系统的各项扰动纳入新增状态变量进行了估计与补偿。仿真和实验结果表明,与传统PI调节器相比,转速环采用自抗扰调节器的永磁同步发电系统直流母线电压动态建立过程无超调、更接近稳态运行控制所需目标,系统发电性能得到了提高。     

基于非线性自抗扰控制器的PMSM直接转矩控制

针对传统的永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制中转矩脉动和磁链脉动较大及转速超调等问题,研究一种基于非线性自抗扰控制的PMSM直接转矩控制策略.将传统的PI控制器替换成非线性的自抗扰控制器,设计转速环自抗扰控制器.自抗扰控制器中的扩张状态观测器将外部扰动和未知系统的参数的变化进行估计,并通过补偿手段加以控制,提高系统的抗干扰性能.微分跟踪器将给定转速平滑化,使得系统快速跟踪给定的转速信号,提高系统的响应能力.仿真实验验证了该策略的可靠性和有效性.     

基于时间尺度的改进型自抗扰控制PMSM参数整定

文章针对永磁同步电机(PMSM)复杂、强耦合的非线性特点,克服传统PI控制算法控制精度不高、响应速度慢等特点,研究了一种基于时间尺度参数整定的改进型自抗扰控制(ADRC)PMSM控制策略.在改进的ADRC的基础上从时间尺度概念人手分析参数整定问题,通过理论分析得出PMSM的时间尺度,结合时间尺度与ADRC参数的关系进行参数整定.仿真结果表明,该方法在ADRC控制下有良好的动态性能同时对不同的PMSM均具有良好的鲁棒性和抗干扰能力.     

基于自抗扰技术的感应电机无传感器控制

针对感应电机无传感器矢量控制系统速度估计超调量大,鲁棒性低的问题,基于自抗扰控制理论,设计了速度控制器,有效解决上述问题.所设计的自抗扰速度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.该自抗扰控制器不需要直接测量外扰,也不需要知道扰动作用规律,凡是能够应用常规PID的场合,只要能数字化,都可采用.用Matlab搭建系统仿真模型,在dSPACE平台上进行在线实验.实验结果表明该自扰控制器不依赖于外扰数学模型,具有较好的抗扰性,有效降低了速度佑计的超调量.感应电机常用于伺服系统中,系统要求可靠性高,高精度控制,因而此方法的应用前景十分广阔.     

基于优化模型补偿自抗扰的伺服控制方法研究

在永磁同步电机(PMSM)自抗扰控制器(ADRC)系统中,扩张状态观测器(ESO)在扰动较多且幅值变化大时难以保证估计精度,而普通的模型补偿自抗扰控制器的性能又受到参数辨识精度和辨识算法复杂度的限制.针对该问题,提出一种伺服系统优化的模型补偿自抗扰控制方法.以交轴电流和实际转速作为线性扩张状态观测器(LESO)输入,采用二阶LESO对系统总扰动进行观测,将此观测值作为补偿模型补偿到速度环ADRC的ESO中,并在控制量的扰动补偿项中去除该补偿模型,实现模型补偿的目的.仿真和实验结果表明,该方法显著降低了ADRC中ESO要估计量的变化幅度,提高了扰动估计精度,同时不需要进行额外的参数辨识,可实时在线获取补偿模型,具有较好的动态特性与抗扰动能力.     

平面精密磁悬浮轴承的悬浮位置控制

介绍了一种新型平面磁悬浮轴承.该轴承采用3套悬浮线圈实现悬浮,3套推力线圈实现水平驱动.针对其悬浮部分具有参数摄动、多变量、非线性、强耦合的特点,提出一种改进的自抗扰控制器,以克服常规自抗扰控制器非线性误差反馈控制律中非线性函数的不平滑性,并提高了控制品质.仿真对比分析和实验结果表明,应用改进的自抗扰控制器后,平面磁轴承悬浮控制系统具有较好的动、静态特性和鲁棒性.     

基于差分进化的伺服电机自抗扰控制

针对传统PID、模糊控制算法设计简单,无法对实际系统进行扰动补偿,导致外部未知干拢影响伺服电机的控制,提出一种基于差分进化的伺服电机自抗扰控制技术;通过对自抗扰控制中参数kp、kd的动态整定,对比了基于差分进化算法(DE ADRC)、自抗扰控制算法(ADRC)、PID算法的跟踪误差,结果显示DE-ADRC算法具有明显优势,较ADRC算法、PID算法的跟踪误差分别降低了54％和49％;进一步利用蒙特卡罗统计学算法对控制对象进行仿真,以超调量、调节时间和误差绝对值积分为控制性能评估指标证明所提出的DE-ADRC算法比PID算法和ADRC算法具有更强的鲁棒性和系统抗干扰能力,为伺服电机在实际工程中抗干扰能力的增强提供了技术支持.     

基于自抗扰控制器的PMSM矢量控制系统设计与实现

针对永磁同步电机存在的非线性、强耦合、参数摄动等问题,设计并实现了基于自抗扰控制器(ADRC)的矢量控制系统.首先提出基于ADRC的控制策略,实时观测出由系统内部非线性因素以及外部扰动引起的“内外扰动”并进行补偿,从而实现精确控制;其次研制基于DSP的多轴运动控制卡,并在此基础上实现了基于ADRC的PMSM矢量控制系统...     

基于PSO优化的电动舵机自抗扰控制器设计

将自抗扰控制技术(ADRC)引入电动舵机控制系统,针对系统输出的测量噪声,使用反正切非线性函数对ARDC进行改进,并针对自抗扰控制器参数较多,整定难度大的特点,采用粒子群优化算法(PSO)优化参数.利用Matlab/Simulink对某电动舵机控制系统进行建模、实现基本自抗扰控制器得出基本ADRC控制性能数据,采用粒子群优化算法对ADRC参数进行优化,得出PSO优化ADRC控制性能数据.分析两组数据得出经过粒子群算法优化后的参数更能发挥自抗扰控制器的效能,优化过程对ADRC实际应用具有指导意义.     

基于自抗扰速度调节器的矩阵变换器驱动 永磁同步电机直接转矩控制

针对永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）系统,采用矩阵变换器（matrix converter,MC）驱动方式,提出了基于自抗扰技术（active disturbance rejection control,ADRC）的直接转矩控制（direct torque control,DTC）策略．用MC替换常规交—直—交变换器,以提高系统输入侧功率因数（power factor,PF）;用ADRC替换常规电机调速系统中的PI速度调节器,以提高系统的鲁棒性．首先,建立MC驱动PMSM系统的数学模型,并给出ADRC速度调节器和MC驱动PMSM的DTC设计思路和方法．基于ADRC的DTC策略能够使MC驱动的PMSM系统稳定运行,具有较好的转速和转矩控制效果,且输入侧PF能够达到1．然后,将其与基于PI的DTC策略相比较,该策略具有更强的抗负载干扰能力和跟踪给定转速变化的能力．最后,通过仿真实验验证该方法的正确性和有效性.     

无刷直流电机换相转矩脉动抑制的研究

针对无刷直流电机换相时产生的转矩脉动,采用自抗扰控制技术设计出一种自抗扰控制器来消除转速响应的超调,同时通过自身的扩张状态观测器检测系统的相电流脉动和自身的非线性状态反馈控制律对检测到的电流脉动误差值进行补偿抵消,以达到抑制相电流脉动的效果,从而抑制电机的转矩脉动.仿真结果表明,自抗扰控制比PI控制能更好地抑制转矩脉动,提高电机转速的稳定性和系统的可靠性.     

基于自抗扰技术的主汽温控制系统

研究新型实用非线性自抗扰控制技术（ADRC）在电厂主汽温控制系统中的应用。ADRC的主要特点是利用非线性状态观测器（ESO）对系统模型的扩张状态（即系统模型不确定性和未知外扰的总和）进行实时估计，并在控制信号中将其补偿，具有超调小、收敛速度快、精度高、抗干扰能力强、算法简单等特点。应用自抗扰控制器，针对具有严重参数不确定性、多扰动以及大迟延的电厂主汽温被控对象设计自抗扰控制系统并进行仿真研究，结果表明自抗扰控制器的强鲁棒性和抗干扰性使得汽温控制系统在不同负荷下均获得很好的调节品质。     

基于扩张状态观测器的无速度传感器容错逆变器驱动永磁同步电机系统自抗扰模型预测转矩控制

针对三相四开关逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统,基于扩张状态观测器(ESO)技术,提出了无速度传感器的自抗扰模型预测转矩控制(ADRMPTC)策略.建立了三相四开关逆变器驱动PMSM系统的数学模型;采用ESO技术构造了PMSM系统转速观测器,以实现对转速快速准确地实时估计;用自抗扰控制器(ADRC)作为系统的转速调节器,以提高系统的鲁棒性;利用模型预测转矩控制(MPTC)方法,以达到减小转矩和磁链脉动的目的.所设计基于ESO的无速度传感器ADRMPTC策略能够使三相四开关逆变器驱动的PMSM系统可靠稳定运行,达到满意的转矩和转速控制效果.与基于PI的MPTC策略相比,本文控制策略使PMSM系统不仅具有良好的动态性能,而且具有较强的抗负载干扰能力.仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性.     

推力矢量可倾转四旋翼自抗扰飞行控制方法

针对常规四旋翼难以实现位置和姿态独立控制问题, 研究了一种具有全向推力矢量的可倾转四旋翼飞行 器系统. 为克服系统的大范围不确定性、强耦合性及外部风扰影响, 设计了基于自抗扰控制(ADRC)技术的飞行控 制器. 通过建立风扰下的系统动力学模型, 分析阵风对旋翼气动力的影响. 接着将系统解耦为六通道单回路结构并 分别设计自抗扰控制器, 引入扩张状态观测器估计系统的内外扰动, 利用非线性状态误差反馈律输出扰动补偿控 制. 在此基础上, 通过变量代换线性化控制分配矩阵, 将控制器输出直接映射到旋翼转速和倾转角. 仿真结果表明, 所设计的自抗扰飞行控制器具有良好的位置和姿态独立控制能力, 能够有效地估计和补偿紊流风扰动, 同时对系统 的部分动力失效故障有较强的鲁棒性.     

基于Simulink对自抗扰控制技术的仿真分析

基于对自抗扰控制技术(ADRC)的研究,通过编写M_function程序实现ADRC中的非线性函数,利用MATLAB/Simulink仿真平台搭建和封装了扩张状态观测器(ESO)、跟踪微分器(TD)及非线性状态误差反馈(NLSEF)等自抗扰控制器的子系统并据此完成自抗扰控制器的建模。同时与工业上常用的PID控制器性能进行对比。     

单神经元自抗扰控制技术在汽包水位系统中的应用

针对自抗扰控制器(ADRC)在锅炉汽包水位控制系统中整定参数较多且不易整定的不足,提出了单神经元自抗扰控制(SNADRC)技术方案。自抗扰控制器是一种新型的非线性控制器,对模型精度要求不高,且具有优良的鲁棒性能和较好的控制品质。单神经元具备良好的自学习、自整定能力,以及结构简单、算法收敛快、适应能力强的特性。该方案采用单神经元控制模块,改进了自抗扰控制器的非线状态误差反馈(NLSEF)模块,不仅降低了参数整定的数目,且具有较强的自我调节和自我学习的能力,实现了参数的在线自整定。对传统PID锅炉汽包水位控制系统与单神经元自抗扰锅炉汽包水位控制系统的控制性能进行了比较。仿真结果表明,单神经元自抗扰控制系统超调量更低,抗干扰能力更强。该控制器具有优良的应用前景。     

基于改进差分算法的变桨ADRC参数优化

自抗扰控制器是一类不依赖被控对象数学模型且具有较强鲁棒性及抗干扰能力的非线性控制器,已成功应用于风力发电机变桨距控制这一多变量、强耦合的非线性系统中,但自抗扰控制器也存在参数众多整定难度大这一明显缺点。现提出了通过智能算法来实现参数的自动整定。分析了改进差分进化算法的原理及步骤,并将改进差分进化算法应用到ADRC的整定过程中,实现参数的自动整定。仿真结果验证了通过改进差分进化算法自动整定ADRC参数的可行性,与传统PID控制器相比,改进差分进化算法整定后的ADRC能较好的满足风力发电机变桨控制要求,有效维持了风力发电机组输出功率的稳定性。     

基于模糊自抗扰的开关磁阻电机转速控制

针对车载开关磁阻电机强非线性及在车辆运行过程中出现的负载扰动大,给定转速多变等特点,提出了一种模糊自抗扰转速控制方法.将模糊控制运用与自抗扰控制参数的实时自整定,使控制系统的自适应能力得到提高.运用Matlab/Simulink仿真软件进行仿真验证表明,上述控制算法与传统PI控制算法相比能有效减少转速响应时间,减小超调量,提高系统的抗干扰性及鲁棒性.     

永磁同步电动机新型自适应滑模控制

永磁同步电动机(PMSM)是多变量、强耦合、非线性时变系统, 对外界干扰及内部参数摄动较为敏感, 为提高系统的鲁棒性, 本文提出一种基于非线性滑模面的自适应滑模变结构控制方法. 根据复合非线性反馈控制理论, 为PMSM滑模控制系统设计非线性滑模面, 通过实时改变控制系统的阻尼系数来提高PMSM伺服系统的瞬态响应性能. 在PMSM伺服系统外界扰动及内部参数摄动的上下界未知的情况下, 采用自适应参数校正律来调节控制增益的大小, 改善了系统的抖振现象. 此外, 对电机的电流及转速进行了饱和限制, 使得所设计的伺服控制系统可用于大范围的位移跟踪. 仿真结果表明, 与基于线性滑模面的控制器相比较, 本文所设计的基于非线性滑模面的自适应滑模控制器使得电机转子位移能够更快且无超调的到达给定值, 且系统的抖振现象明显减弱.