初级永磁式直线电机的粒子群优化PID控制研究

初级永磁式直线电机(primary permanent magnet linear motor,PPMLM)具有成本低、结构简单、推力密度大等优点,但在运行中存在参数变化和负载扰动等问题,使传统PID控制无法达到系统实时控制、快速响应的高精度伺服控制要求。为了提高PPMLM调速系统动态响应能力,降低启动时的超调性能,对初级永磁式直线电机的工作原理进行分析,建立数学模型,并对传统PID控制采用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法进行优化。设计参数全局寻优的在线自整定PSO-PID控制器,使用MATLAB/Simulink建模仿真并进行试验验证。结果表明,基于PSO的PID控制器能够使电机快速平稳地启动,具有更小的超调性能和较强的抗干扰能力,可以实现电机的快速响应。     

LCL型光伏逆变器复合优化控制策略

高阶LCL型光伏逆变器控制系统中,由于传统单一的比例积分(PI)和重复控制(RC)策略的并网电流控制方法虽能较好地改善并网电流质量但不能确保系统稳定性良好,输出电流会有一定的畸变。针对这一问题,提出了一种两相静止坐标系下PI+重复控制的复合优化控制策略。首先,在现有的PI+重复控制策略中,在PI控制器支路上引入加权系数m以加强PI环节的调节作用,并加快系统的响应速度以满足系统的动态性能;其次,在重复控制器支路上引入加权系数n以加强对系统稳态误差的不断修正并消除稳态误差,获得系统稳态性要求;最后,通过仿真试验验证了理论分析和策略优化的有效性。仿真结果表明,该优化方案简化了坐标变换与解耦计算,提高了对光伏逆变器输出的谐波抑制能力,降低了逆变器并网电流的总谐波畸变率。     

基于小生境粒子群算法的SPWM逆变器准PR控制优化研究

研究了一种采用小生境粒子群算法优化设计SPWM逆变器准比例谐振(PR)控制器参数的方法。逆变器采用输出电压瞬时值反馈和电感电流反馈双闭环控制。PR控制可以克服常规PI控制难以消除交流输入系统稳态误差的缺陷,但在控制器参数设计上没有成熟技术。为此,给出采用LCL滤波器双环控制SPWM逆变器的数学模型和结构框图;用小生境粒子群算法构造灾变算子、迁徙算子和隔离算子,增强种群的多样性和算法的优化性能。介绍了采用小生境粒子群算法优化准PR控制器的步骤。对开环控制、PI控制和准PR控制的控制效果进行比较,验证了小生境粒子群算法的性能。     

一种模型预测控制器的FPGA硬件实现

针对快速动态系统对模型预测控制(MPC)的微型化和高实时性的需求,提出了一种MPC控制器的现场可编程门阵列(FPGA)硬件实现方法。MPC中的二次规划(QP)问题采用粒子群优化(PSO)算法进行求解。通过分析算法的特点,对算法计算步骤进行循环展开、流水线等优化处理,充分利用FPGA的硬件并行计算特性提高MPC的在线计算性能,最终得到MPC控制器的最优实现方案。最后以电子节气门的跟踪控制为例,在实验平台上进行了实时仿真实验,验证了基于FPGA硬件实现方法设计的MPC控制器的有效性和实时性。     

基于PSO与LMI优化的非线性模型预测控制

将微粒群算法(PSO)与线性矩阵不等式(LMI)用于输入受限非线性预测控制器的设计,提出了基于PSO与LMI联合优化的非线性预测控制算法。算法采用双模控制策略,利用LMI离线优化确定终端不变区域,以扩大非线性优化的求解范围,降低算法的保守性。利用PSO在线优化求解非线性预测控制输入,以避免求解非线性规划问题,同时对算法的稳定性进行了分析。仿真结果表明了该算法是有效的、可行的。     

永磁同步电机新型直接转矩控制

为了使逆变器的开关频率得到最优利用,实现永磁同步电机高性能控制,建立了基于预测控制的新型直接转矩控制。在分析系统的混杂特性的基础上,利用普通直接转矩驱动系统自身运行特点推导出适合预测控制系统的低复杂度离散混杂模型。通过设计包括逆变器控制目标和电机控制目标的预测控制器目标函数,使逆变器平均开关频率最低的同时电机输出在给定的滞环范围内。对两电平电压型逆变器直接转矩控制系统进行仿真,结果表明所设计控制方案比普通方案开关频率降低了20%,转矩脉动降低了12.5%。     

基于径向基神经网络的双馈风力发电机低电压穿越控制研究

根据风力机能量转化机理及风电机组运行状态,建立了双馈感应发电机(DFIG)完整的5阶数学模型,分析了其电流控制方案,提出了一种基于径向基(RBF)神经网络辨识的PI控制器自适应控制算法.利用RBF神经网络进行在线辨识,并根据被控对象的Jacobian信息在线调整PI控制器参数,以改善系统的动态响应特性和提高系统的低电压穿越(LVRT)能力.通过构建系统的Simulink仿真模型进行仿真.结果表明,该控制算法有效地抑制了由电压跌落引起的电流震荡,缩短了系统的故障恢复时间,增加了系统的自适应性和鲁棒性,从而提高了系统的低电压穿越(LVRT)能力.     

基于麻雀搜索优化算法分数阶PI的PMSM矢量控制

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)矢量控制系统转速环采用PI控制器难以满足系统动态响应速度快、鲁棒性强等要求，采用分数阶比例积分(Fractional Order Proportional Integral, FOPI)控制器，并利用麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)优化FOPI控制器参数.通过搜索最优适应度的麻雀所在位置，得到控制器最优组合参数，选择时间乘以误差绝对值积分作为其目标适应度函数.对SSA整定FOPI、粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)整定PI参数的电机调速性能进行试验对比.结果表明，SSA优化的FOPI具有增强鲁棒性和减小超调量的优势.     

基于反推算法的六相感应电机SVM-DTC控制方法

针对传统直接转矩控制运行时存在逆变器开关频率不恒定、转矩脉动大的问题,从六相电机空间矢量解耦特点入手,提出了一种转子磁链闭环的六相感应电机反推式空间矢量调制与直接转矩控制(space vector modulation and direct torque control,SVM-DTC)方法.首先,分析和建立了六相电机数学模型,并运用新虚拟电压平衡矢量来确定空间电压矢量脉宽调制(space voltage vector pulse width modulation,SVPWM)方案以便减小电机定子谐波电流;其次,应用反推算法设计转速反推控制器替代传统直接转矩控制中的转速PI控制器,应用转矩反推控制器与磁链反推控制器得到静止坐标系下的定子电压实际分量;最后,在Matlab/Simulink中进行系统的仿真验证.通过仿真与PI控制的改进DTC方法相对比可知,该控制方案下电机具有响应速度快、转矩脉动小、可调参数少和可改善定子电流波形等优点,并使逆变器工作在恒定开关频率下.     

一种无人机俯仰角控制PID参数的优化方法

为改善飞机俯仰角控制系统的动态性能及稳态精度,对小型无人机的俯仰角通道采用PID控制器进行控制.针对传统PID控制器容易整定不良的缺点,采用遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)相结合的方式对PID的参数进行整定,并对PSO的惯性权重采用先减后增的方式进行动态调整.利用Matlab/Simulink对改进遗传算法及传统遗传算法进行了仿真.仿真结果表明改进遗传算法能有效改善系统的动态性能及稳态精度.     

新型无转速传感器矢量控制交流调速系统

采用了基于静止坐标系的速度观测器,并根据电流型逆变器的特点提出一种只需电压传感器即可实现转速估算的方案．同时,为增强整个系统的鲁棒性,提出了一种基于新型遗传算法的自适应PI控制器．最后通过对整个系统的仿真研究,得到了一些有益的结论,为整个系统的设计提供了必要的依据．     

基于电压前馈解耦的地铁永磁同步电机矢量控制研究

针对传统矢量控制系统中电流环使用PI调节器忽略交直轴电流耦合的问题,采用以d-q轴反馈电流和反馈速度为输入的电压前馈解耦单元,并将经过d-q轴电流调节器的输出作为补偿电压,与电压前馈解耦单元构成复合控制系统。在MATLAB/SIMULINK仿真软件下,搭建永磁同步电机矢量控制系统和电压前馈解耦模型,仿真分析在地铁牵引、惰行、制动3种工况下有负载扰动时的运行情况。仿真结果表明:与传统PI控制器相比,基于电压前馈解耦的PI控制器能使系统具有更好的动态性能。     

基于ADRC的直接转矩控制系统及其性能

在传统的直接转矩控制(DTC)系统中,速度控制通常采用PI控制器,而PI控制器必须依赖被控对象的数学模型,特别是在低速范围内不能达到令人满意的控制效果.将一种非线性控制器——自抗扰控制器(ADRC)引入直接转矩控制系统,以改善动态性能,并结合转矩控制系统提出了自抗扰控制器的参数整定方法,同时针对系统的抗扰性能进行了仿真分析.仿真结果表明,采用ADRC的转矩控制系统抗扰性能有显著提高.     

行星式混合动力客车的模型预测动态协调控制

行星式混合动力客车在驱动模式切换时会产生较大冲击度,以往基于PID的控制器在模式切换过程中无法有效保证车辆驾驶平顺性.基于此问题,利用模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)可以在线滚动优化获得最优控制序列的特点,提出了一种基于MPC的动态协调控制方法,实现发动机的启动控制.依据整车动力学方程和实车历史数据,在Matlab/Simulink平台中搭建基于数据驱动的发动机模型和车辆闭环仿真模型,并将发动机启动过程视为受约束的多目标优化问题,根据系统状态空间方程和优化问题设计基于数据驱动的模型预测控制器,在纯电动模式向混合动力模式切换过程中,与传统基于PID的控制方法以及被动切换展开对比.仿真结果表明,在保证车辆动力性的前提下,相比于PID控制方法和被动切换,在模式切换过程中,基于MPC的动态协调控制方法不仅可以实现发动机的正常启动,还能大幅度降低峰值冲击度,同时使车辆良好地跟随目标车速.本文提出的模型预测控制器可以降低整车冲击度,保证车辆模式切换时的平顺性.     

基于EKF的永磁直线电机无位置传感器进给系统研究

永磁直线同步电机（PMLSM）要实现高性能矢量控制，需要知道精确的位置及速度反馈信号．提出了一种基于状态观测器的永磁直线同步电机无位置传感器控制系统，该系统采用扩展Kalman滤波器（EKF）算法对直线电机的位置和速度反馈信号进行估计．在EKF设计的基础上，构建了基于EKF的PMLSM无位置传感器进给系统．系统电流环采用PI控制，其输出用于产生空间矢量PWM电压源型逆变器的控制信号；速度环采用PI控制；由EKF产生位置及速度反馈信号估计值．仿真结果表明EKF能在宽的速度范围内对系统的状态做出精确稳定的估计，基于EKF的永磁直线电机无位置传感器进给系统具有良好的动态响应特性．     

An Improved Repetitive Control Strategy for LCL Grid-Connected Inverter

This paper proposes a cascade repetitive control strategy based on odd internal mode, and combines it with proportional-integral (PI) control to establish a compound repetitive control system for improving the quality of grid connected current of LCL grid connected inverter. More specifically, the proposed method could effectively improve the control effect of grid-connected current of LCL inverter, restrain current harmonics and reduce the distortion rate of grid-connected current. Simulation experiment is conducted to verify the proposed repetitive control strategy, and the verification results show that, compared with traditional PI control, the proposed improved compound repetitive control strategy has a higher response speed, and the steady-state and dynamic performance have also been significantly improved.     

六相逆变器空间矢量脉宽调制策略的分析与优化

为提高六相电压源逆变器的稳定性,最大限度地降低系统功率损耗,通过分析六相电压源逆变器相邻四矢量控制策略,并结合其本身所具有的开关特性,合理利用不同类型的零电压矢量,并调整其在一个开关周期中的作用时间,以达到改善功率器件开关模式的目的,从而优化了六相电压源逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略.仿真结果表明,传统的电压矢量调制方式相比,该方法在不同调制深度下具有理想的谐波特性,同时可以有效地降低逆变器开关损耗.     

异步电动机的单神经元模糊自适应控制

针对异步电动机矢量控制中PI控制器自适应能力较弱的问题,提出了用单神经元模糊自适应控制器代替转速PI调节器和磁链PI调节器的方法,并基于梯度下降法和单神经元自适应模糊控制原理,将增量式PI控制算法和单神经元自适应学习规则相结合,通过模糊控制修正单神经元的比例系数,提高单神经元模糊自适应控制器参数在线调整能力。为验证单神经元模糊自适应控制器的性能,对系统进行仿真实验。仿真结果表明,采用单神经元模糊自适应控制策略,其控制效果优于传统矢量控制,系统的动态和静态性能比较好,而且控制器对电动机转子电阻变化有较好的鲁棒性。该控制方法具有较好的控制性能,使异步电动机控制系统具有较强的自适应能力。     

永磁电机增量式直接预测速度控制

直接预测速度控制是实现永磁电机高性能无级联速度控制结构的理想方案,为解决其存在的在线计算负担重、控制自由度受限问题,基于此针对两电平电压型逆变器驱动的永磁电机系统,提出一种增量式直接预测速度控制策略,以期提升电机系统的转速动态控制性能.在所提出策略中,首先,为降低算法在线计算量,根据增量式预测模型建模理论,构建出低复杂度增量式速度预测模型,可在线实现宽时域内的多步速度预测,以增强算法稳定性. 其次,为增加算法控制自由度,扩充虚拟电压矢量至算法控制集,并设计出与之配合的边界矢量合成方法和两阶段穷举寻优方法,以尽可能的降低穷举次数,可以较低的计算量筛选出最优输出电压矢量. 在增量式速度预测模型和扩张控制集的辅助下,所提出策略可在不显著增加在线计算量的基础上,保证算法具备较为优良的转速动、静态性能. 实验结果表明,相比于传统策略,所提出控制策略不仅能够实现对参考转速的无静差平稳跟踪,且转速动态调控能力更优,并具备一定的参数鲁棒性.