基于自抗扰控制器的交流位置伺服系统

提出一种新颖的基于自抗扰控制器(ADRC)的永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统。外环由AD-RC实现位置环调节器,内环由PI调节器实现电流闭环,共同组成新颖的位置伺服系统控制器。ADRC由跟踪微分器(TD)、扩张状态观测器(ESO)和非线性状态误差反馈率(NLSEF)组成。TD通过为目标信号安排合适的过渡过程克服了系统响应中快速性和超调之间的矛盾;ESO精确观测系统的扰动并把扰动作用补偿到ADRC的输出中,提高系统的抗扰动能力;NLSEF实现非线性调节器以提高系统的控制精度。仿真和实验结果表明,该位置伺服系统具有高控制精度、快速响应无超调、强鲁棒性的特点。     

自抗扰控制器在无刷直流电机控制系统中的应用

为提高控制系统的动态性能和鲁棒性,设计了无刷直流电机的自抗扰控制方案。利用其内部的扩张状态观测器可以估计系统的内外扰动,据此将电机等效为由两个非线性系统构成的串联对象,然后设计两个一阶自抗扰控制器实现对电机的内外环控制。实验结果表明,控制系统具有优良的动态性能。     

基于自抗扰控制器的永磁同步电机位置伺服系统

设计了一种新颖的基于自抗扰控制器的永磁同步电动机位置伺服系统。该系统通过跟踪-微分器为给定位置信号提供一个过渡过程,克服了系统响应速度和超调之间的矛盾,使得系统响应快且没有超调;通过扩展状态观测器将系统的负载、转动惯量和定子电阻等参数变化带来的扰动观测出来并加以补偿,提高了系统的抗干扰能力;通过非线性状态误差反馈律实现了"小误差大增益,大误差小增益"的非线性控制,提高了控制精度。仿真结果表明,该系统具有响应快、无超调、稳态精度高的特点,对负载、转动惯量和定子电阻的变化具有很强的鲁棒性。     

自抗扰控制器在电弧炉电极控制系统中应用

针对三相电弧炉是一个典型的非线性、时变和分布参数的多输入多输出耦合系统,采用自抗扰控制器的方法,对系统的内部扰动和外部扰动进行观测,并加以补偿.仿真和实际运行结果表明,采用自抗扰控制器具有较好的动态性能以及对扰动、参数变化都具有较好的鲁棒性和快速性;对于扰动产生的影响具有较好的抑制能力.     

电动变桨伺服系统的自抗扰控制研究

针对变桨伺服系统非线性、多变量、数学模型难以建立的特性,在电流环和速度环设计了自抗扰控制器,有效解决了传统PI调节器的快速性与超调之间的矛盾。仿真结果表明,电动变桨伺服系统采用以上控制方法,可以保证伺服系统有较强的抗扰性能,同时实现了无超调、响应快,具有良好的动态控制性能。     

采用自抗扰控制器的永磁直线电动机速度控制

设计了一种基于自抗扰控制原理的永磁直线电动机调速系统。将系统内部模型的不确定性与系统的外部扰动统一视为系统的未知干扰，通过扩张状态观测器来估计，根据估计状态设计非线性反馈控制律进行直接反馈线性化补偿，使直线电动机速度调节转化为解耦的线性系统的控制。仿真结果验证了该控制策略对状态的正确估计，以及对摩擦力和纹波推力扰动对速度精度影响抑制的可行性和鲁棒性。     

自抗扰控制器在动态电压恢复器中的应用

为了提高动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)系统的动态性能和鲁棒性,根据自抗扰控制器(ADRC)的原理设计了DVR自抗扰控制方案.自抗扰控制器的设计不需要精确的DVR参数和数学模型,将电网电压和负载电流视为系统的未知干扰,用扩张状态观测器对未知扰动进行观测,然后利用非线性反馈控制律进行补偿,使系统的控制律今与系统的给定输入和输出有关,减少了控制过程中的检测量,将复杂的控制过程加以简化.仿真和实验表明,自抗扰控制器对系统模型的不确定性和外扰具有较强的适应性和鲁棒性,控制系统具有优良的动态性能.     

基于免疫克隆选择算法的无刷直流电动机速度自抗扰控制器优化设计

针对无刷直流电动机速度自抗扰控制器的参数设计问题,提出采用免疫克隆选择算法对自抗扰控制器参数进行离线优化.利用器件模型在SIMULINK中建立无刷直流电动机驱动系统仿真模型,在MATLAB的脚本文件中运行免疫克隆选择算法,调用SIMULINK仿真模型实现个体性能评价,完成自抗扰控制器参数的离线优化.实验比较了基于经验设计的自抗扰控制器和优化后的自抗扰控制器的控制效果.结果表明,经过优化的自抗扰控制器具有更好的动态性能和抗扰能力.     

采用自抗扰控制器的高性能异步电机调速系统

矢量控制技术已被广泛地应用于高性能异步电机调速系统中,然而,由于在实时控制中存在严重的外部干扰,参数变化和非线性不确定因素,基于精确电机参数的准确解耦很难实现,并且磁通和转矩的动态性能也受到严重的影响,为了提高调速系统的动态性能,该文提出了一种可以取代经典PID控制器用于异步电机调速的非线性自抗扰控制器。自抗绕控制器由三部分组成;跟踪微分器,扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律,利用扩张状态观测器,自抗绕控制器可以估计出系统状态变量及其广义导数,从而实现异步电机的精确解耦,此外,上述控制录需要精确电机参数就可以实现干扰补偿,这使得自抗绕控制器的设计能够独立于异步电机的精确数字模型。仿真和实验结果表明,相对于经典PID控制器,自抗绕控制器在较宽的调速范围内具有更好的动态性能以及对负载扰动,电机参数变化都具有更好的鲁棒性。     

模糊自抗扰控制器在两电机同步系统中的应用

设计了一个模糊自抗扰控制系统,将系统的总扰动以及速度张力之间的耦合影响等统一视为系统的"扰动",利用扩张状态观测器进行观测并加以补偿,使得控制对象被近似线性化和确定性化,同时采用模糊控制器在线对自抗扰控制器参数进行修正,以实现自抗扰控制器的参数自整定,提高自抗扰控制器的性能。结合S7-300PLC构建实验平台,进行了速度突减、三角波跟踪实验。实验结果表明:与传统PID控制相比该控制策略不仅实现了速度和张力的动态解耦,而且     

基于自抗扰控制技术的MMC环流抑制器

模块化多电平换流器（modular multilevel converter, MMC）是一种新型的电压源换流器,已经成功应用于高压直流输电领域,发展前景广阔,然而桥臂环流的存在影响了MMC的工作特性和损耗,对环流进行抑制是MMC工程应用必须解决的问题。考虑到系统非线性、鲁棒性和动态性能的要求,引进自抗扰控制（active disturbance rejection control, ADRC）技术,基于自抗扰控制技术设计了一种MMC环流抑制器（circulating current suppressing controller, CCSC）,所设计环流抑制器对MMC的环流详细模型依赖小,并具有优异的适应性和鲁棒性。最后通过在PSCAD/EMTDC环境下建立的两端MMC系统,仿真验证了所提出的环流抑制器的有效性。     

控制增益对永磁同步电动机自抗扰控制性能的影响

在永磁同步电动机自抗扰控制系统中,当系统的实际控制增益已知时,采用实际控制增益的控制器可获得良好的控制性能,但当系统的实际控制增益未知时,采用估计控制增益的控制器会对系统性能产生影响。将估计控制增益与实际控制增益的比值定义为增益比,分析了它对闭环系统的阶跃响应、抑制噪声性能、抗扰性能以及对连续变化输入的跟踪性能的影响。理论分析表明:增益比越大,则系统阶跃响应的上升时间越短,抑制噪声的效果越好,但抗扰性能越差;增益比越接近于1,系统对连续变化输入的跟踪性能越好。仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

基于自抗扰控制原理的全电飞机用永磁同步电机转速闭环控制

采用永磁同步电机直接驱动全电飞机螺旋桨,为了抑制不稳定气流对输出转矩影响和提高螺旋桨抗扰动能力,对永磁同步电机实现基于自抗扰原理的转速闭环控制。分析不同飞行状态下螺旋桨的转速与转矩需求,建立基于自抗扰转速闭环控制模型并利用Dspace模拟飞行工况运行。仿真和实验验证了基于自抗扰转速闭环系统对负载变化具有抗扰能力,整个飞行工况下永磁同步电机转速响应平稳,转矩输出符合螺旋桨转矩需求。     

基于微分前馈自抗扰的逆变器控制策略

传统的自抗扰控制主要针对阶跃信号进行快速和无静差跟踪,而逆变器的输出为周期性信号,导致传统自抗扰控制的逆变器存在较大跟踪误差,使得自抗扰控制在逆变器上的应用受限。文中将逆变器的已知模型加入控制器中,系统未建模动态及外部扰动视为总扰动并加以抑制。常规的模型补偿自抗扰控制器虽然能实现较好的波形质量,但是存在较大的稳态误差,文中对稳态误差存在的原因进行了理论分析,提出微分前馈的自抗扰控制策略以减小逆变器的稳态误差。通过内模控制器等效法,对基于微分前馈自抗扰的逆变器进行稳定性分析。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性。     

旋转吊车模型的自抗扰控制设计

旋转吊车模型是一个单输入、双输出、非线性、强耦合的系统,采用改进的自抗扰控制方法对其进行控制,在保证竖直摆杆稳定的前提下,通过增加跟踪微分器,可以使水平摆杆平稳地运行到指定的位置.在仿真的基础上,通过实验验证了这种方法的有效性,结果表明这种方法不仅有着较好的鲁棒性,而且有着优良的抗干扰性能.     

基于模型补偿的逆变器交流电压自抗扰控制

三相逆变器系统是一个非线性、强耦合、负载扰动剧烈的系统,传统基于PI调节器的双环控制效果不尽人意。自抗扰控制(ADRC)将上述影响系统控制的不利因素视为总扰动,予以估计和动态补偿,然后施以合适误差反馈律,以获取理想的控制性能。针对三相逆变器交流电压控制问题,考虑到工程实用性,以交流电压及其一阶导数为状态变量设计二阶线性自抗扰控制器,并结合被控对象LC滤波器电感电流可测的特点,引入模型补偿项,以降低扩张状态观测器扰动观测压力,进一步提高自抗扰控制系统的跟踪精度。对传统自抗扰控制、模型补偿自抗扰控制和电压电流双环PI控制进行了对比实验,结果证明了所提策略在跟踪性能及抗扰性能方面的优势。     

基于自抗扰控制的永磁同步电机位置伺服系统一体化设计

为解决位置环采用常规二阶自抗扰控制(ADRC)的永磁同步电机伺服系统中速度不可控的问题,提出一种位置、速度控制器一体化设计方法。首先,分析了常规二阶ADRC位置控制的设计方法以及存在的问题;其次,借鉴滑模控制的一体化设计思想,综合设计系统的外环控制器,采用偏差反馈的算法对转速进行限幅,实现了四段式位置伺服控制,从而解决了常规二阶ADRC中速度不可控的问题。所提方法在最高转速进行限幅的基础上,能够实现电机的最速位置定位,而且对不同的位置给定和不同的转速限幅条件均适用。仿真和实验结果验证了其有效性与可行性。     

基于自抗扰控制器的无刷直流电动机速度控制

无刷直流电动机作为一个多变量强耦合非线性系统,采用经典PID控制难以得到满意的控制效果.采用自抗扰控制器来提高无刷直流电动机控制系统的动态性能和鲁棒性,自抗扰控制器设计过程中不需要对象模型结构和参数的精确信息.实验比较了PI控制器和自抗扰控制器的控制效果,结果表明自抗扰控制器(ADRC)对外部扰动和电动机参数的变化具有较强的鲁棒性.     

永磁同步电机传动系统电流环非线性自抗扰控制器的设计与稳定性分析

高性能永磁同步电机伺服系统要求有快速响应的电流内环以保证系统的高动态性能,传统PI调节器容易出现超调及振荡调整过程。为实现对高性能永磁同步电机伺服系统电流环的精确控制,采用自抗扰控制器代替传统PI调节器,将电流环中电动势项和定子电阻压降项作为内部扰动量,其他未知扰动作为外部扰动量,设计了电流环非线性自抗扰控制器。与传统PI调节器相比,自抗扰控制器可以对系统内外部扰动量进行实时观测补偿,具有更好的系统抗扰动能力,可以更迅速、精确地跟随电流指令;为避免因控制器参数选取不合适而引起的电流环周期振荡,采用描述函数法对非线性自抗扰控制器取不同参数时电流环的稳定性进行了分析。通过仿真和实验验证了控制器设计的有效性。