基于切换系统理论的伺服转台摩擦建模与补偿

为了降低非线性摩擦因素对伺服转台的影响,提高系统的跟踪性能,本文提出了一种基于切换理论的伺服转台摩擦建模和补偿方法。该模型用LuGre摩擦模型和Stribeck摩擦模型分别表征在启动阶段和平稳运行工况下转台内部的摩擦特性。首先采用遗传算法分别辨识模型动静态参数,然后以转台速度和刚鬃形变的程度作为切换条件,基于切换系统理论获得的摩擦模型,最后在原有PID控制的基础上结合摩擦补偿,实现基于切换摩擦模型的复合控制。未加入补偿时的动态跟踪误差平均值约为0.01425 rad/s,而加上补偿之后速度跟踪误差平均值降低为0.00192 rad/s,对补偿前后的跟踪数据进行残差分析的结果也证明了该模型的有效性。实验结果表明该切换摩擦模型能直观、精确地描述伺服转台的摩擦特性,基于该摩擦模型的反馈补偿能减小系统的跟踪误差,提高系统的跟踪性能。     

基于单神经元PI的转台伺服控制系统设计与应用

为了提高伺服控制系统的精度,在综合考虑传统算法优缺点的基础上,设计并实现了一种基于单神经元PI的伺服转台控制系统。该系统采用SICK绝对式多圈编码器作为转台转动位置的检测工具,并把转台的位置输入到系统中形成闭环控制;其中位置环采用了单神经元PI算法取代传统的PI算法,并采用可编程逻辑控制器(FPGA)实现了上述算法;搭建了伺服控制系统的试验平台。试验结果表明,该转台的置位精度及转速的平稳性得到了有效提高。     

基于多目标遗传算法的永磁环形力矩电机H∞速度控制

数控转台用永磁环形力矩电动机回转送进系统采用直接驱动技术后,对负载扰动和参数变化更为敏感,使系统的伺服性能大大降低.采用多目标遗传算法设计H∞速度控制器,对H∞速度控制器参数优化选取,与传统H∞速度控制相比,该控制方法可以有效地抑制负载扰动和参数变化对数控转台伺服系统的影响,使系统具有更强的鲁棒性,并获得良好的跟踪响应.仿真结果表明,所提出的多目标遗传算法H∞速度控制使数控转台回转送进系统对负载扰动及参数变化具有更强的鲁棒性和快速性.     

高精度伺服转台控制系统

本文讨论了一种伺服控制转台系统的设计和实现,提出系统的设计指标,给出伺服驱动系统的结构与设计,并讨论了伺服算法及实现。实验结果表明,该转台系统具有优良的控制精度,优于设计指标,转台定位精度达到３×１０＾－３度,满足了光谱分析应用系统的需要,并可推广应用于其了具有高精度要求的位置控制系统。     

高精确度飞行仿真转台内框控制摩擦补偿研究

为了实现高精确度飞行仿真转台直流力矩电机驱动内框的低速伺服目标,提出了在输入前馈和闭环PID控制的复合控制基础上构建Stribeck摩擦模型的等效控制电压模型进行摩擦超前补偿策略.首先针对转台内框伺服特性分析设计了复合控制策略;其次针对常规基于Stribeck模型摩擦补偿方法的不足和实验法辨识模型参数难的特点,提出利用转台内框本身的部件直接测定摩擦超前补偿的控制电压模型,并给出了3个关键参数的测定办法;最后将设计好的控制器用于内框低速伺服.实验结果表明,系统响应幅值为0.03°,频率为0.000 5 Hz三角波时跟踪误差在95%时间内在0.000 1°内,并对其他形式信号也有很高的动态跟踪精确度,从而证明在以非线性摩擦为主的扰动条件下所设计的控制策略能实现内框高品质低速伺服.     

轧机液压伺服位置系统多模型切换滑模变结构控制

针对轧机液压伺服系统随工况变化而引起的弹性负载刚度系数发生跳变的问题,建立了轧机液压伺服位置系统在不同工况下的非线性多模型集.通过选择系统共同的稳定滑模面,设计了各子模型对应的自适应滑模变结构控制器,并应用Lyapunov稳定性理论证明了整个系统可从任意初始状态趋向于系统的共同滑模面,进而保证了整个变结构切换控制系统的渐近稳定性.为有效削弱系统参数跳变的不良影响,采用模型最佳匹配性能指标作为各子模型切换控制的依据,实现了各子模型控制器之间的切换.仿真研究结果表明:所设计的多模型切换自适应滑模变结构控制器能够保证轧机液压伺服系统具有良好的动静态性能,对系统参数跳变具有良好的鲁棒性.     

基于切换系统的无功/电压优化控制及深圳电网应用

论文首先介绍了切换系统的一般原理,随后基于该原理,根据不同控制目标将电网无功/电压优化控制分解为两个子系统的协调优化控制器设计问题.为此分别建立了各子系统的优化控制模型,设计了子系统间的切换机制;进一步构建了基于切换系统的电网无功/电压多目标优化控制系统,提出一种无功,电压优化控制新算法.该算法成功投运于深圳电网.现场运行测试结果表明,所提出的控制策略可显著提高电网的静态电压运行水平,并有效降低系统网络损耗.     

仿真转台控制系统μ综合应用研究

为了研究某型仿真转台系统的鲁棒控制问题，分析了转台系统中主要不确定性，建立了转台系统舍结构和非结构的混合不确定性数学模型，根据系统的性能指标和不确定性模型．将结构奇异值理论应用于转台伺服控制系统设计中，讨论了伺服控制系统μ综合设计中加权函数的选择问题，给出了具体的选取原则。设计结果表明，采用μ综合方法设计出的H∞控制器不仅可以将这类控制问题的闭环性能指标以性能权函数的形式给出，而且还保证了系统的鲁棒性能，实验证明了本方法的有效性。     

并网逆变多目标约束预测控制器设计及在线算法

针对三相并网逆变系统采用LCL滤波装置产生的控制及效率问题,该文通过对滤波器数学模型的推导、分析及转换,设计了一种在静止坐标系下受约束多目标优化的离散型电流模型预测控制器,使得对系统电流的跟踪效果及效率优化能在控制器中体现。然而对于受约束控制的优化问题,由于传统优化方法的复杂性和计算的庞大性,该文提出一种结合预测控制模型的修正分枝定界方法。该方法寻求三电平27个控制矢量中符合系统前后两拍输入矢量切换原则的控制序列,并综合考虑包含系统跟踪性、开关损耗及大电流条件切换损耗的预测性能指标值极小,达到系统最优控制。该策略解决了LCL滤波器易产生谐振的控制问题,保证系统的稳定性和跟踪性,降低系统损耗,并在一定程度上减少开关次数,相对其他受约束控制降低了处理器运算负担。仿真和实验结果很好的证明所提出的控制策略的正确性和有效性。     

光电设备伺服转台的Stribeck摩擦参数测量

为克服转台低速运动时摩擦力测量不准确的缺点,设计了具加速度计的摩擦力测量系统以实现精确测量.利用加速度计测量的启动加速度,获得伺服转台的所需驱动力矩,利用霍尔传感器获得驱动电流,获得电机的总的驱动力矩,从而获得伺服转台的干扰力矩.测量中转矩纹波对摩擦力的测量影响巨大,其主要由机械及电气因素引起,具有周期性特征,设计了数字滤波器误差滤除,获得摩擦力矩的有效值,进而采用非线性最小二乘拟合出摩擦力矩的Stribeck参数,最后在光电设备转台中实验.结果表明,将测量得摩擦力矩加入原有伺服转台模型中,正弦引导时,可准确表现出转台位置秃顶及速度反向“0”速点不连续的现象,仿真与实验的速度误差有效值为0.044°/s,相关系数达0.990 9,位置误差有效值为0.026 5°,相关系数达0.995.该测量系统及方法可有效精确测量出伺服转台的Stribeck摩擦力矩,该测量方法亦可用于其他光电设备摩擦力矩测量.     

基于DSP的转台用永磁交流伺服控制系统设计

介绍了用于速率转台的交流伺服控制系统原理;在此基础上设计了基于TMS320F2812的速率转台用永磁交流伺服控制实验系统,并给出了系统设计的软硬件实现及实验结果.     

基于预估模型切换的过热汽温无辨识自适应控制

针对电厂锅炉的过热汽温系统具有大惯性、大时滞和多模型等特性.研究一种基于预估模型切换的无辨识自适应预估控制方法.该方法需设计一个无辨识自适应预估控制器和基于主蒸汽流量变化率的切换律,给出若干个一阶预估模型.在系统运行过程中,这些预估模型在切换律控制下根据运行工况按优化切换时间自适应地切换,而其中的优化切换时间是用切换系统优化理论计算得到的.仿真试验结果表明,该方法适用于过热汽温系统,具有良好的控制品质、较强的抗扰和自适应能力,且对预估模型的精度要求不高,控制参数容易整定,易于工程实现.     

变工况特性下的多能流系统多目标模糊协同优化

针对在不同运行模式下多能流系统中各设备通常具有非线性工作特征使其运行特性与设计点发生偏移的问题,文中建立了变工况特性下的多能流系统多目标模糊协同优化模型。首先,在考虑了新能源与电/热储能的基础上建立了变工况特性下设备的高阶非线性模型。然后,根据不同工程应用模式需求提出了以经济型、环保型、节能型为优化目标的多能流系统协同优化模型,并基于模糊理论建立多目标模糊协同优化模型。其次,考虑设备载荷率、启动次数、工作时段、变工况运行等物理约束。最后,以一个多能流系统算例对所建模型进行了应用和验证,提出的变工况特性下的多能流系统多目标模糊协同优化是多能流系统优化调度、协同运行、运行设计和工程计算分析的基础。     

变频驱动注水系统效率优化问题的建模与控制

建立了油田用变频驱动往复式柱塞泵站效率优化控制问题的数学模型 ;给出并证明了目标函数最优值为零的充分条件 ,为简化优化模型求解过程 ,提高求解速度以及合理设计注水泵站提供了理论依据 ;提出以Hamming距离表示水泵的切换次数和最小切换次数控制策略 ,在目标函数满足精度限制的条件下 ,按照Hamming距离最小的原则去选择最优结果 ,满足工程实际需要。应用和实验结果证实了新方法的有效性。新型优化控制策略使系统效率比常规变频驱动恒压控制提高 9 8%以上     

基于Compax3的光电跟踪伺服控制系统

针对光电跟踪系统伺服控制高精度,高实时性的要求,基于Compax3伺服控制器和直流无刷直驱伺服电机,建立了由位置环、速度环、电流环构成的光电跟踪伺服控制系统。将等效正弦作为目标位置信号,对此转台进行了闭环控制跟踪实验。实验结果表明,当目标最大速度为50(°)/s、最大加速度为30(°)/s2,该实时控制系统具有3.45′的跟踪精度。     

基于最优传输切换阻塞管理方法研究

文章提出了一种基于多目标优化的最优传输切换阻塞管理方法,以调度成本最小化和电力系统可靠性最高 、为两个目标构建最优传输切换策略 (OTS).该策略的目标是在交流最优潮流的安全约束下寻找对阻塞影响最大的线 、路作为备选的切断线路,通过切换输电线路缓解电力系统的输电阻塞,并使用多目标人工免疫算法 (MOＧAIA)得出 最优折中解.基于IEEE３０节点系统的算例表明,该方法能够有效降低发电成本,提高电网经济运行效率。     

基于多目标粒子群算法的微电网优化调度

提出了一种经济与环保相协调的微电网优化调度模型,针对光伏电池、风机、微型燃气轮机、柴油发电机以及蓄电池组成的微电网系统的优化问题进行研究,在满足系统约束条件下,建立了包含运行成本、可中断负荷补偿成本以及污染物处理费用的微电网多目标优化调度模型,并利用多目标粒子群算法(MOPSO)求解微电网优化调度问题,仿真结果表明该模型对微电网优化调度具有一定的指导作用。     

计及风电不确定性的配电网无功模糊优化

针对风电机组并网给配网无功优化带来的不确定性问题,提出了基于风速预测的场景分析法,将不确定性模型转换成多个典型的确定性场景问题,建立了全场景下兼顾有功网损和静态电压稳定裕度的多目标无功优化模型。采用模糊集理论将确定性问题模糊化,按照最大满意度准则将多目标模型转换成单目标模型,并采用量子行为粒子群优化算法对模型进行求解。以IEEE69节点配电系统为例进行仿真分析,结果验证了该模型的有效性和可行性。     

可再生能源微网鲁棒多目标优化调度

针对微网运行中存在的多目标需求和参数不确定性问题,提出微网鲁棒多目标优化调度方法,以实现调度方案在多目标优化框架下对不确定性扰动的抑制。为降低鲁棒模型的保守性,引入鲁棒测度表征微网中不确定性因素的特性,并构建微网鲁棒经济与环境优化调度模型。结合鲁棒模型变换思想将该模型转换为鲁棒优化的对应形式,通过对偶原理进一步转换为一个确定性的多目标优化问题,然后采用多目标进化算法求解系统模型。仿真结果表明,所获得的帕累托前沿能够消除微网内不确定性干扰并满足其经济与环境目标需求,从而验证了所提模型和方法的可行性和有效性。     

双时间尺度下主动配电网多目标无功电压优化

考虑新能源出力的波动性和不同无功设备的调节速度,提出了双时间尺度(小时级和15 min级)协调的主动配电网多目标无功电压优化方法。在第一阶段(小时级)无功电压优化中,建立了最小化日前网损和传统无功调节设备动作次数的多目标优化模型,并采用三步优化方法求解该多目标混合整数非线性规划问题。在第二阶段(15 min级)无功电压优化中,考虑新能源出力波动可能危害系统实际安全运行,建立了新能源机组出力代表性场景下的、最小化系统主导节点电压偏差的优化模型,确保系统实时电压水平。通过IEEE 33算例分析,验证了提出的双时间尺度下主动配电网多目标无功电压优化模型和求解方法的有效性。