基于H_∞控制算法的单相逆变电源控制器研究

为了在设计阶段定量描述逆变电源所能承受的负载变化范围,设计了基于H∞控制理论的单相逆变电源控制器.在控制器设计过程中,充分考虑逆变电源的数学模型与实际对象之间的误差,运用输出端乘型描述方式,对因负载变化而引起的不确定性模型集合进行了描述,并将正弦信号作为控制系统设计和跟踪的目标.仿真结果表明,该控制方案使正弦波逆变电源获得了良好的稳态和动态性能,在承受阶跃噪声扰动时仍具有较好的控制品质,保证了控制系统抵抗负载参数变化引起的不确定性扰动的能力.     

新型滑模控制功率放大器

提出了一种新型的双向Buck组合型逆变器，该逆变器采用两组独立、对称的双向Buck电路，结合滑模控制策略，实现高性能的交流信号功率放大。给出了电路的工作原理，对新型Buck逆变器拓扑进行了小信号建模和开环分析。给出了滑模控制方案，分析了滑模控制的存在条件和稳定性条件，并推导了滑模控制系数。通过1.0 kW的实验证明了分析设计的正确性。该功率放大器可以实现交流信号的准确跟踪和放大，输出频率范围可达1.0 kHz。滑模控制方案能够有效克服系统参变量变化和外部扰动，充分发挥快速响应和鲁棒性强的优点。     

交流伺服系统的新型滑模速度控制器研究

针对永磁同步电机交流伺服系统,提出了一种新型的滑模速率控制器的设计方案,采用职分变结构控制方法,省去实现传统滑模速度所必需的加速信号,并通过负载扰动观测器的设计对负载扰动进行补偿,从而削弱了变结构控制系统的抖振,仿真结果表明该方案对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性,系统无静差。     

永磁直线电机伺服系统模型参考离散滑模控制

针对高精度永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统存在的参数变化、端部效应和负载扰动等诸多不确定性问题，设计了模型参考离散滑模(MRDSMC)位置跟踪控制器.将伺服问题转化为调节问题，并采用一步延迟扰动近似来补偿未知扰动，此外，为了抑制由高频未建模动态引起的抖振，在MRDSMC设计中加入低通滤波器.理论推导与仿真结果表明，该方案能有效地抑制PMLSM伺服系统的参数变化和阻力扰动的影响，具有很强的鲁棒位置跟踪性能.     

超临界循环流化床锅炉水煤比控制

本文在分析传统煤粉炉水煤比控制的基础上,针对超临界循环流化床锅炉具有很大的燃烧惯性和床料热惯性的特性,提出了利用风量、氧量构造热量信号,并将构造的热量信号引入给水系统中,作为给水流量指令的前馈信号,再用中间点温度或焓值修正作为给水流量指令。热量信号的引入克服了循环流化床锅炉由于床料热惯性、燃烧惯性、给煤量内部扰动和煤质变化对给水控制的不利影响。设计的水煤比控制系统不仅适用于循环流化床锅炉,同时也适用于煤粉炉。     

永磁同步电机的趋近律滑模控制

传统的交流伺服系统中速度环主要应用PI控制方式,虽然控制结构简单,可靠性强,但这种方法极易受到电机参数变化的影响,因此抗负载扰动能力差,鲁棒性不强。滑模变结构控制成功地克服了PI控制的上述缺陷,它通过不断改变系统的结构,使系统状态对负载扰动和电机参数的变化不再敏感,从而大大提升了系统的鲁棒性,有望被广泛应用于高性能的伺服系统中。采用id=0的矢量控制方案,在此基础上设计了指数趋近律的滑模控制,并用此方案替换了速度环常用的PI控制方案。最后利用仿真验证了此策略的可行性和优越性。     

一类复杂非线性系统的鲁棒模型跟踪控制

针对一类具有耦合特性复杂互联非线性系统的鲁棒模型跟踪控制问题,对互联非线性系统控制问题进行了论述,讨论了基于反馈线性化方法的系统模型跟踪控制方法,提出了基于H∞控制理论的鲁棒控制方案以克服扰动影响,并针对子系统之间的耦合影响设计了协调控制器,实现整个互联系统的镇定。通过三相电弧炉电极调节系统的鲁棒模型跟踪方案的设计及仿真,表明该方法可以克服耦合及扰动影响,实现各相系统的鲁棒模型跟踪控制。     

基于EMD的电能质量扰动检测与分类方法

针对电能质量扰动信号的检测和分类问题,提出了一种基于EMD的电能质量扰动检测与分类方法,并对常见的几种扰动信号进行仿真。应用该方法检测扰动发生时间、持续时间以及扰动的频率与幅值。仿真结果表明,所提算法简洁有效,能够准确分析电能质量扰动信号,可以估计电压凹陷、电压凸起以及电压中断等扰动信号的变化幅度和频率。     

角加速度边界层观测器设计

针对机电系统中存在的非线性摩擦、干扰力矩和负载变化等不确定因素,以离散角位置输出作为观测器的输入信号,研究基于滑模控制的角加速度边界层观测器设计方法.在详细分析边界层观测器结构基础上,通过设计滑动模态,给出观测器控制量的确定方法,并分析影响观测器性能的主要参数及其设计原则,结合具体的机电控制系统,设计角加速度边界层观测器.实验结果表明,在非线性扰动条件下,设计的角加速度边界层观测器可实现角加速度信号的快速准确估计.     

考虑输入饱和的异步电机随机命令滤波控制

针对异步电机调速系统中存在的随机扰动问题,本文在传统反步法的基础上,利用神经网络逼近系统中的非线性函数,同时运用命令滤波技术,解决了传统反步法中存在的计算爆炸问题,实现了对考虑输入饱和的异步电机速度调节控制。为验证所设计控制器的有效性,利用Matlab进行仿真分析。仿真结果表明,本文设计的控制器能够有效抑制随机扰动,克服输入饱和的影响,可以很好地跟踪给定的期望信号,保证跟踪误差收敛在原点很小的邻域内。当t=5s时,负载转矩变化,系统仍能快速跟踪给定信号,实现了对异步电动机快速有效的控制。因此,该方法具有较高的理论研究意义和实用价值。     

一类非线性不确定系统未知执行器故障的自适应控制

在系统运行过程中,执行器不可避免的会卡死,然而由于故障发生的时间及卡死值均未知,因此如何设计控制器在执行器卡死的状态下保持系统稳定变得非常困难.本文针对一类非线性不确定系统,通过将执行器卡死所带来的不确定性看成系统的有界扰动,提出一种新的控制方案,设计自适应控制器保持系统稳定的同时实现对参考信号的跟踪.与现有结果相比该控制器结构简单,设计方便.仿真结果进一步验证了自适应控制器的有效性.     

卫星姿态跟踪的模糊滑模控制器设计

针对刚体卫星的姿态跟踪问题,提出了一种模糊滑模变结构控制器设计方法。首先根据由误差四元数和误差角速度描述的跟踪误差动力学和运动学方程,设计了基于李亚普诺夫方法的滑模变结构控制律。为克服滑模控制中存在的固有的抖振问题,采用模糊控制方法设计了切换控制项。最后对卫星姿态跟踪控制系统进行了仿真研究。结果表明,在参数不确定性及外干扰存在时,所设计的控制方案在实现姿态跟踪控制的同时,对于卫星转动惯量的摄动及外部扰动力矩是鲁棒的。     

内模-PID串级控制方法

将内模控制与串级控制相结合,为了发挥内模控制克服时间滞后方面的优良特性和串级控制良好的抗扰性,提出了内模-PID串级控制方法.PID控制调节系统的抗扰性,内模控制调节系统的鲁棒性,理论研究和仿真结果表明系统响应同时具有良好的抗扰性和鲁棒性,且参数整定简单.     

直流锅炉燃料控制系统的设计

针对直流锅炉燃料控制系统中存在的燃料量扰动问题，设计了以中间点温度为被调量、烟气含氧量为导前信号的燃料控制系统。对此系统进行了仿真实验。仿真实验所用数学模型由现场试验而得。仿真结果表明系统能较好地克服燃料量扰动。现场投运曲线表明，这是一个实际可行的系统     

基于神经网络干扰观测器的Terminal滑模控制

针对一类非线性不确定系统,通过构建动态干扰观测器系统,提出一种快速神经网络干扰观测器。根据干扰观测误差在线调节神经网络权值,实现对未知综合干扰的逼近,逼近误差一致最终有界。基于神经网络干扰观测器设计了自适应Terminal滑模控制方案,严格证明了闭环系统状态在有限时间内收敛到零,从而提高了状态的收敛速度。最后,通过一个倒立摆的仿真例子,验证了系统的快速性和神经网络干扰观测器的逼近能力。     

Design of active disturbance rejection internal model control strategy for SISO system with time delay process

A novel control scheme of active disturbance rejection internal model control(ADRIMC) is proposed to improve the anti-interference ability and robustness for the dead-time process. The active anti-interference concept is introduced into the internal model control(IMC) by analyzing the relationship between IMC and disturbance observer control(DOB). Further, a design process of disturbance filter is presented to realize the active anti-interference ability for ADRIMC scheme. The disturbance filter is used to estimate an equivalent disturbance consisting of both external disturbances and internal disturbances caused by model mismatches.Simulation results demonstrate that the proposed method possesses a good disturbance rejection performance, though losing some partial dynamic performance. In other words, the proposed method shows a tradeoff between the dynamic performance and the system robust.     

基于数字Smith预估补偿的温度控制仿真

工业控制过程中存在许多具有纯滞后特性的被控对象，Smith预估控制是克服纯滞后影响的有效方法之一，对设定值的改变响应比较快，跟踪效果好，但是其克服扰动的能力比较差。为提高Smith预估控制的鲁棒性，提出一种数字Smith预估器进行补偿控制。仿真结果表明：在被控对象模型不确定性的情况下，增大或减少控制模型的参数，数字Smith预估补偿都具有较好的鲁棒性。     

基于数字Smith预估补偿的温度控制仿真

工业控制过程中存在许多具有纯滞后特性的被控对象,Smith预估控制是克服纯滞后影响的有效方法之一,对设定值的改变响应比较快,跟踪效果好,但是其克服扰动的能力比较差.为提高Smith预估控制的鲁棒性,提出一种数字smith预估器进行补偿控制.仿真结果表明:在被控对象模型不确定性的情况下,增大或减少控制模型的参数,数字smith预估补偿都具有较好的鲁棒性.     

卫星姿态调节的滑模PID控制器设计

针对刚体卫星的姿态调节问题,提出了一种滑模PID控制器设计方法.根据李亚普诺夫方法,推导出了采用PID形式的切换面的滑模PID控制器.在卫星转动惯量参数存在不确定性和存在外干扰时,该控制律也具有全局稳定性和鲁棒性.最后对卫星姿态控制系统进行了仿真研究.结果表明,所设计的控制方案在实现姿态调节控制的同时,对于卫星转动惯量的摄动及外部扰动力矩是鲁棒的.     

非定常条件下大迎角机动控制

针对推力矢量飞机在非定常气动影响下的机动控制问题,提出一种大迎角俯仰机动的控制器设计方案.采用干扰观测器方法对机动过程中的非定常俯仰力和力矩进行估计,并在控制端进行俯仰力矩补偿以及适当的升力补偿,建立了统一参数下飞机线性参变(LPV)模型和外部干扰LPV模型,并基于LPV模型设计了标称控制器和干扰观测器.从大迎角机动仿真中可以看出,控制系统能够控制迎角较好地跟踪输入指令,同时对机动过程中存在的非定常干扰能进行有效地抑制.仿真结果表明利用干扰观测器的方法较其他方法具有更好的控制性能.