考虑模型不确定性的基于分解控制直流电机系统的摩擦补偿方法

针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和电机波动力矩，为提高转台摇摆状态位置跟踪精度，该文基于分解控制的设计方法提出了一种新的鲁棒自适应摩擦补偿方法。该设计具有积分形式的自适应补偿器来补偿常值的可参数化的摩擦模型不确定性，而设计鲁棒补偿器来补偿不可参数化的摩擦模型不确定性。最后综合两种补偿器形成完整的补偿控制律。Lyapunov方法证明了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪性能，仿真结果证实了该补偿方法对高精度运动曲线跟踪的有效性。     

基于测度理论的广域电力系统反馈信号最大允许时延分析

广域电力系统稳定性分析与控制中一个不容忽视的问题就是广域信号的传输时延。文章提出了一种基于矩阵测度理论的分析方法。该方法从广义的角度给出了应用广域控制策略的含多时延的闭环电力系统模型;针对该模型,应用矩阵测度的现有理论给出了保证系统闭环稳定的充分条件,并能求出系统最大允许时延。文章以时域仿真结果说明了该方法的有效性。     

高压直流输电系统的自抗扰控制方法

对象模型的不确定性和状态量微分信号难以提取一直是阻碍基于确定性模型的HVDC非线性控制方法投入实际应用的因素。文中将非线性自抗扰方法应用于HVDC系统的控制，利用非线性变换将HVDC详细模型进行反馈线性化，提出了基于非线性自抗扰控制的整流侧定电流和逆变侧定熄弧角控制方法。数字仿真表明，该控制方法适用于较大的模型不确定性和内外扰动，具有很强的鲁棒性。     

基于测度理论的广域电力系统反馈信号最大允许时延分析

广域电力系统稳定性分析与控制中一个不容忽视的问题就是广域信号的传输时延.文章提出了一种基于矩阵测度理论的分析方法.该方法从广义的角度给出了应用广域控制策略的含多时延的闭环电力系统模型;针对该模型,应用矩阵测度的现有理论给出了保证系统闭环稳定的充分条件,并能求出系统最大允许时延.文章以时域仿真结果说明了该方法的有效性.     

自适应滑模控制具有状态和输入时滞的不确定系统

针对一类对象模型具有非匹配不确定性,且同时具有状态时滞和输入时滞的线性系统,基于LMI方法,提出了系统存在滑动模态时滞相关的充分条件,考虑到在处理输入时滞时引入了未知扰动,进一步设计了对扰动参数具有自适应估计能力自适应滑模控制器,该方法保证了闭环系统鲁棒渐近稳定。仿真结果进一步证实了该控制策略的可行性。     

机载PMSM伺服作动系统约束反演控制

针对机载伺服系统控制精度需求,提出一种基于障碍Lyapunov函数的反演控制策略。建立机载PMSM伺服作动系统的数学模型,为补偿负载扰动和参数变化,消除未建模动态引起的稳态误差,在反演控制律的设计中引入积分项。通过Lyapunov方法证明闭环系统全局渐进稳定,闭环信号一致有界,且控制过程中舵面跟踪误差始终保持在约束区间内。仿真及实验结果表明,与传统反演控制相比,该文所提控制方法具有严格约束误差范围的优势,当存在扰动和模型不确定性时,积分项作用可显著降低系统稳态误差,改善动态性能。     

采用自动按比例分流控制的降压电路*

首先基于小信号模型理论,建立了降压电路的小信号模型。接着采用自动按比例分流控制在该降压电路占空比D0.5的情况下进行稳态分析和突变分析,通过电压外环、电流内环的双闭环控制系统,根据反馈信号和电流分配比例对PWM信号进行调整,系统输出电压稳定、电流控制精准。最后通过仿真和试验验证了小信号模型理论的正确性和控制算法的可行性。     

一种感应电机磁链观测器的稳定性研究及改进

基于电压电流模型的闭环磁链观测器在无速度传感器感应电机矢量控制中获得了良好的控制性能,且具有较小的参数敏感性,但在低速发电模式下存在部分不稳定区域,导致电机在该区域不能正常运行.根据对该闭环磁链观测器稳定性分析及其对应不稳定区域条件,本文提出了一种改进方法使之能够在在低速发电模式下稳定运行.仿真和实验都证明了该改进方法的有效性和实用性.     

VSC-HVDC互联系统的改进前馈控制策略

为了提高柔性直流(VSC-HVDC)输电系统中系统的动态响应速度及与目标值具有更好的跟随性能,在传统直接电流控制中采用双闭环解耦控制策略基础上,针对系统中定有功功率和定直流电压控制方式,分别提出了对应的改进前馈控制策略。整流侧的定有功控制中,在其电压外环基础上增加一个预测信号输入到电流内环,以加快系统的响应速度,补偿了反馈信号的滞后性;逆变侧的定直流电压控制中,为了增加直流电压对外界的抗干扰性,把系统电压和直流电流的信号引入到该前馈控制中。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了一个2端的柔性直流输电系统模型,对系统处于不同运行状态下进行了仿真分析,结果表明,改进的前馈控制策略和目标值有较好的契合度,鲁棒性好,对外界的干扰具有一定的刚性。     

含新能源电力系统的采样PI负荷频率控制EI北大核心CSCD

针对不确定性传输时滞、系统参数、负荷扰动以及新能源间歇性功率,引发系统调频性能下降的问题,该文提出一种考虑控制信号变周期采样的采样比例积分(proportion integration,PI)负荷频率控制(sampling PI load frequency control,SPI-LFC)方案。首先,基于采样网络的静态输出反馈方法,构建电力系统SPI-LFC模型。然后,利用新的双边闭环型Lyapunov泛函,并结合自由矩阵不等式,得到系统的低保守性稳定准则与SPI控制器设计方法。仿真结果表明,提出的负荷频率控制(load frequency control,LFC)方案对电力系统参数和通信网络的不确定性、负荷扰动和新能源的间歇功率具有较强的鲁棒性。     

燃料-汽压系统锅炉蒸汽压力动态面控制

锅炉蒸汽压力是表征锅炉运行状态的重要参数。针对燃料–汽压系统,提出一种新颖的动态面控制方法,控制系统中只采用了锅炉蒸汽压力信号。将拟合得到的燃料-汽压对象的数学模型转化为状态方程;采用锅炉蒸汽压力信号构造状态观测器对状态进行估计;利用动态面控制方法设计控制器,由于引入一阶低通滤波器,动态面控制克服了传统反演方法的"微分爆炸"现象;通过Lyapunov稳定性分析方法证明闭环系统的信号半全局一致有界,并且跟踪误差可以通过调节控制参数达到任意小。仿真结果表明锅炉蒸汽压力能够较快跟踪给定信号,证明了该控制方法的有效性。     

基于模糊自适应PID控制的铅酸蓄电池充电系统仿真

采用基于模糊自适应PID控制的方法,对铅酸蓄电池充电系统的电压环和电流环分别进行控制,解决了非线性时变充电系统信号量不能定量表示及评价指标不能确定的问题。在Matlab/Simulink仿真平台下,对电压环控制系统和电流环控制系统分别进行了模糊自适应PID控制仿真,并与常规PID控制系统作了对比分析。仿真和对比分析结果表明,加入了模糊自适应PID控制的系统具有良好的动态响应性能和稳定性。     

屏栅电源新型双全桥拓扑的模型预测控制

针对屏栅电源的传统PID双闭环控制精度低及鲁棒性弱的问题,提出了电流内环采用PID控制器、电压外环采用MPC控制器的双闭环控制方法。该方法首先分析了新型双全桥拓扑的结构及工作模式,其次根据拓扑建立小信号模型并设计电流内环控制器参数,将内环作为被控对象建立预测模型并完成MPC控制器设计。为验证MPC双闭环控制方法的合理性,最后在Matlab中搭建MPC双闭环控制和PID双闭环控制进行对比。仿真实验表明,与PID双闭环控制相比,MPC双闭环控制能有效克服因负载扰动对输出的影响,提高系统的动态性能和抗干扰能力。     

双重化PWM整流器自抗扰模型预测直接功率控制

针对车载双重化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器控制性能易受到模型不确定性和列车运行条件(输入电压、功率等级、电路参数等)变化影响的问题,提出一种基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)和模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,MPDPC)的双闭环控制算法。其中,外环基于自抗扰控制理论,构建了基于误差驱动的ADRC(error-based ADRC,EADRC)控制器调节直流侧电压;内环结合基于内模原理的功率补偿方案使用两步MPDPC算法实现电流信号的控制。仿真和实验将所提自抗扰模型预测直接功率控制(ADRC-MPDPC)算法与传统基于比例积分的直接功率控制(proportional integral-based direct power control,PI-DPC)算法和PI-MPDPC方法进行对比,结果表明所提策略在系统启动、负载变化及工况切换等场景表现出更优的动态特性和鲁棒性能。     

直线伺服系统的鲁棒保性能控制研究

对具有不确定性的直线电机伺服系统进行鲁棒控制。把一矢量控制的永磁直线电机构成一个三环系统，在速度环和电流环内采用IP速度控制器和状态反馈控制器，以实现电机的高精度快速进给，并抑制外部扰动对系统的影响。为了保证对于所有允许的参数不确定性，系统都具有所期望的性能，采用保性能控制方法设计其最优状态反馈保性能控制器。对电机在两种最恶劣情况下作了仿真实验。结果表明，和传统的方法相比，用该方法设计的直线伺服系统具有性能鲁棒性，当参数变化时，系统具有较好的抗扰性和跟踪性能。     

链式静止同步补偿器电流控制策略

在链式静止同步补偿器(static synchronous compen-sator,STATCOM)小信号交流模型的基础上,提出简化的STATCOM电流控制闭环系统;分别对典型Ⅰ型、典型Ⅱ型控制系统的电流调节器进行参数优化及比较,分析表明,对于电流阶跃响应,系统处于线性控制状态时超调量相对百分比不变,处于限幅非线性状态时超调量绝对值不变;采用比例调节器的典型I型系统稳态精度稍差,但动态控制精度较高,适合用于链式STATCOM工程装置;在a-b-c坐标系下仿真表明,应用优化设计的典型Ⅰ型系统控制参数,链式STATCOM输出电流可以快速跟踪参考值变化,具有良好的稳定性和跟踪精度。     

Contribution Factors Based Optimal Selection of Wide-area Signals for Power System Damping Control

Abstract—Common wide-area signal selection methods hardly guarantee the control effect of a closed-loop system. In addition, signals selected by these methods could not adapt to different types of controllers and have poor robustness against system uncertainty. Addressing these problems, an optimal signal selection method based on the contribution factor is proposed in this article to improve the damping effect of feedback signals. First, the damping effect of different feedback signals on eigenvalues of closed loops is quantified by the interval extension theory and perturbation theory. On this basis, the concepts of the contribution factor and contribution factor sum are proposed. Then optimal signals are chosen due to the contribution factor sum, which indicate the overall damping effect. Time-domain and frequency-domain simulation results of an IEEE 4-machine 11-bus test system and an IEEE 16-machine 68-bus test system demonstrate that the proposed optimal signal selection method is capable of coordinating different supplementary controllers and different control laws. Furthermore, the damping ratio of the system is significantly improved using the selected feedback signals with the similar effect of using all signals. Meanwhile, the proposed method is verified to show robustness against uncertainties in the system operation mode.     

Adaptive set‐point regulation of discrete‐time nonlinear systems

In this paper, adaptive set‐point regulation controllers for discrete‐time nonlinear systems are constructed. The system to be controlled is assumed to have a parametric uncertainty, and an excitation signal is used in order to obtain the parameter estimate. The proposed controller belongs to the category of indirect adaptive controllers, and its construction is based on the policy of calculating the control input rather than that of obtaining a control law. The proposed method solves the adaptive set‐point regulation problem under the assumption that the target state is reachable for each fixed parameter value. Additional feature of the proposed method is that Lyapunov‐like functions have not been used in the construction of the controllers. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于子模块电压波动估计的MMC双环二倍频环流抑制策略

模块化多电平变换器以其优越的性能在大功率电能变换领域得到了广泛应用和研究。推导了MMC子模块电容电压波动和桥臂投入模块数的表达式,针对MMC环流控制器性能分析的多样性、复杂性和电压波动的计算问题,提出一种基于子模块电容电压波动估计前馈+电压电流双闭环反馈的复合环流控制策略,有效结合前馈控制的快速跟踪性和反馈控制的闭环跟踪性能,同时优化计算环节。所提方法包括四部分:子模块电容电压的前馈估算;基于小信号模型的二倍频环流电压指令计算;投入模块数的计算;子模块电容电压的排序及其投切。其中二倍频环流电压指令通过电压电流双闭环控制器获得,并通过等效闭环阻抗分析其动态性能,选取达到最佳抑制效果时合适的控制参数。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。     

正弦波调制FOCT调制回路故障对探测器输出特性影响

为探究全光纤电流互感器(fiber optical current transformer,FOCT)调制回路故障对探测器输出信号影响,便于故障预测与故障诊断,文中首先建立包含光电回路相位延迟的正弦波调制FOCT输出信号数学模型,给出调制深度与驱动电压、二次谐波、四次谐波的数学关系式,分析定目标值调制器闭环调制、解调的基本方法。在此基础上通过建立数学模型分析调制深度对探测器输出光强峰值、平均光强、二次谐波、四次谐波的影响。据此提出发生调制回路故障时调制深度降低是导致探测器输出信号异常的关键因素,探测器输出平均光强增大、四次谐波降低、二次/四次谐波比值增加应作为调制回路故障的典型特征。最后开展实际FOCT模拟试验证明理论研究的有效性。