高阶时滞系统的改进线性自抗扰控制及参数整定方法

针对高阶时滞系统采用传统线性自抗扰控制调节效果不佳、参数整定困难的问题,提出一种高阶时滞线性自抗扰控制。在一阶线性自抗扰控制的基础上,串联高阶前馈补偿器,从而解决了线性扩张状态观测器前馈信号和反馈信号不同步的问题,提高了系统的状态观测精度;在此基础上,采用目标逼近法定量化参数整定公式,并推导出参数可调节区间,实现利用单参数λ调节控制器参数,简化参数整定;进一步采用频域分析法验证该整定方法的有效性,并确定参数和系统鲁棒性的关系。最后,在选择性催化还原(SCR)脱硝控制系统的仿真实验中将所提出的控制器与其他类型控制器进行了对比,验证了该控制器的优越性。结果表明：所提出的高阶时滞线性自抗扰控制在定值跟随、抗扰动和鲁棒性上均具有明显优势,具有很大的工程应用潜力。     

比例积分型线性超螺旋算法滑模观测器的感应电机无传感器控制

在无速度传感器感应电机调速系统中,针对滑模观测器存在滑模抖振与观测精度间的平衡问题,设计一种强鲁棒性的比例积分型线性超螺旋算法滑模观测器。首先,利用李雅普诺夫理论证明线性超螺旋算法的稳定性。然后,通过设计转子磁链观测器的中间变量,建立基于定子电流误差项的比例积分滑模面,构造出新的滑模磁链观测器。仿真与实验表明,该观测器有效抑制了滑模抖振,提升了电机的磁链观测与抗扰动能力,在电机运行时有较高的观测精度,提高了系统的动稳态性能。     

光伏多功能并网逆变器迭代SMC+LADRC电流内环控制策略研究

针对LCL型三电平光伏多功能并网逆变器存在谐波谐振、系统抗干扰能力弱、电流跟踪精度低以及新型配电系统下负荷负载的多变复杂性等问题,设计了一种迭代滑模控制与三阶线性自抗扰控制相结合的电流内环综合控制器。首先,建立d-q坐标系下LCL型三电平逆变器数学模型;其次,设计迭代滑模控制与线性自抗扰控制电流内环控制器,并分析了综合控制器的传递函数、响应速度、跟踪精度和谐波谐振抑制能力;最后,通过仿真验证了文中所提综合控制策略可较好地抑制谐振和电流谐波畸变现象,且电流输出波形质量良好。     

基于定子电流的双馈电机变结构MRAS转速观测

提出一种基于定子电流的变结构模型参考自适应观测器,用于定子磁链定向的双馈风力发电机无速度传感器矢量控制系统的转速观测。该方法选取双馈风力发电机的定子电流测量值作为参考模型,定子电流可调模型由定子磁链及转子电流获得,利用两模型输出的叉积构造滑模面,转速信息采用滑模算法获得。理论分析和仿真结果表明所提方法具有较强的鲁棒性和令人满意的动静态性能。     

基于LADRC和准PR的三相LCL型光伏并网逆变器谐波谐振抑制策略

针对三相LCL型光伏并网逆变器由自身高频段谐振尖峰引起的谐波谐振现象,设计一种基于三阶线性状态观测器的二阶线性自抗扰控制（LADRC）和准PR控制相结合的电流双闭环控制策略,较好地削弱了高频段的谐振尖峰,抑制了光伏系统的谐波谐振现象。通过设计李雅普诺夫函数证明了闭环系统最终会稳定收敛;利用仿真对不同工况下的控制策略深入对比分析,结果表明此双环控制策略具有优越的鲁棒性和实际应用价值。     

基于模糊控制的自适应超螺旋滑模观测器无传感器控制

针对永磁同步电机传统超螺旋滑模观测器(Super-twisting algorithm based sliding-mode observer,STA-SMO)使用固定滑模参数,从而导致较大抖振和扰动抑制能力差的问题,提出了一种滑模参数可以随着系统转速变化而实时更新的永磁同步电机自适应超螺旋滑模观测器无位置传感器控制方法,并给出了所提方法的稳定性证明,通过在线调整滑模系数可以获得较高的估计精度。针对永磁同步电机传统矢量控制速度环采用固定参数PI控制器、无法满足系统快速响应和参数扰动抑制能力等问题,速度外环采用模糊PI控制器,通过模糊控制器的输出更新PI控制器的参数,增强系统的鲁棒性。最后,通过仿真和试验,验证了基于模糊控制的永磁同步电机自适应超螺旋滑模观测器可以有效抑制系统抖振,且估计精度高,鲁棒性强。     

基于改进滑模观测器的永磁风力发电机无传感器控制策略

为了获得准确的发电机转速和转子位置信息,提高无机械传感器永磁风力发电机系统驱动性能,针对传统滑模观测器高频抖振与谐波误差问题,采用Sigmiod函数代替不连续符号函数的方法,建立一种基于改进滑模观测器的永磁风力发电机无传感器控制模型,并依据噪声消除原理,提出一种自适应陷波滤波器结合正交锁相环的方法。该方法能自适应补偿估计电动势中的谐波,消除相应的位置估计误差;根据所估计的位置信息,利用最小均方算法,对自适应陷波滤波器的谐波系数进行连续自整定。最后,利用1.2 MW永磁风力发电系统进行仿真,结果表明,所提方法不仅能有效抑制系统抖振与谐波,而且能提高转子位置与转速动态跟踪精度,保证观测器鲁棒性。     

基于转速估计的PMSM分数阶积分滑模控制

针对永磁同步电机(PMSM)运行过程中内部参数变化和外部负载扰动影响控制性能的问题,采用基于分数阶滑模观测器的PMSM分数阶积分滑模控制(FOISMC)策略。基于FOISMC技术,设计基于新型趋近律的分数阶积分滑模转速调节器,给出能保证系统全局鲁棒性的全程积分滑模面设计方法。基于分数阶理论和滑模控制理论构造分数阶滑模观测器,以实现对速度和转子位置角的高精度估计。仿真实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于神经网络的最优带宽风电并网自抗扰控制

为了提高风能转换系统在故障穿越期间直流母线电压的暂态特性,解决线性自抗扰控制（LADRC）中固定的带宽带来的观测器响应速度和系统抗干扰性之间的矛盾,在线性自抗扰控制（LADRC）的基础上提出一种基于神经网络的最优带宽线性自抗扰控制（LADRC-OB）策略。首先分析带宽对系统性能的影响,然后根据系统已知模型设计LADRC控制器,并利用BP神经网络算法通过直流母线电压的参考值与实际值之间的偏差调整网络的输出。而神经网络的输出为LADRC的2个重要参数——观测器带宽ω₀和控制器带宽ω_c,这可解决LADRC的参数整定问题。最后,将LADRC-OB应用于1.5 MW的风能转换系统仿真模型中,并与采用双闭环PI时的控制效果进行对比,验证LADRC-OB具有更好的控制特性。此外,还对LADRC-OB的稳定性进行分析。     

基于自抗扰控制的风电并网变流器锁相环设计

在高比例可再生能源渗透环境下，电力系统呈现低惯性阻尼特性，传统基于PI控制器的同步参考坐标系锁相环更易受到新能源波动性的影响，造成锁相输出结果较差，从而引发跟网型风电变流器的一系列振荡问题。提出基于一阶线性自抗扰控制器的锁相环，通过对比分析一阶线性自抗扰锁相环和传统锁相环的频域特性，说明其抗扰性能的优势。提出一种简易的参数设计方法，简化锁相环参数设计。在相同带宽尺度比较下说明高阶自抗扰控制器应用于并网变流器锁相环的局限性。通过锁相环仿真和基于混合多电平并网变流器的实验结果表明，所提自抗扰锁相环在受扰动环境下具有更准确的锁相结果，更加适用于高比例可再生能源参与的新型电力系统。     

基于扰动观测的漂浮式海上风力机主动滑模结构控制研究

针对漂浮式海上风力机主动结构控制问题,提出一种基于扰动观测的主动滑模控制方法,并应用风力机仿真工具FAST验证所提方法的有效性。在扰动二阶导数有界的前提下,理论证明观测器的稳定性和估计误差的有界性,从而有效估计匹配扰动和非匹配扰动。理论证明一类积分型滑模面的有限时间收敛性和闭环系统稳定性。基于FAST的仿真表明：所提出的主动调谐质量阻尼器（TMD）控制方法与最优被动TMD相比,主动TMD系统的漂浮平台俯仰角度和塔顶位移的均方根值可分别降低11.88%和13.56%,有效提升了风力机承受风浪载荷的能力。     

Study on the control strategy for a boost converter used in hybrid energy storage system of electric vehicles

升压型直流变换器采用滑模变结构控制策略存在收敛速度较慢、抖振剧烈等导致的动态响应品质差问题。本文提出一种双幂次滑模趋近滞环控制策略,在电流跟踪误差估计值的基础上定义滑模面以实现电流跟踪控制,依据系统的未知扰动和负载变化建立自适应状态观测器,结合李雅普诺夫函数设计自适应律,并计算自适应占空比。提出一种双幂次趋近律,根据系统不同趋近过程的特点制定参数选择标准,对系统的动态响应品质进行目的性调节,并设计滑模滞环控制器以削弱由符号函数项所引起的抖振。对以上方法进行了仿真验证,结果显示可有效改善系统的动态特性和电流控制鲁棒性。     

Direct field oriented control scheme for space vector modulated AC/DC/AC converter fed induction motor

This paper investigates a Luenberger flux observer with speed adaptation for a direct field oriented control of an induction motor. An improved method of speed estimation that operates on the principle of speed adaptive flux and current observer has been proposed. An observer is basically an estimator that uses a plant model and a feedback loop with measured stator voltage and current. Simulation results show that the proposed direct field oriented control with the proposed observer provides good performance dynamic characteristics. The induction motor is fed by an indirect power electronics converter. This indirect converter is controlled by a sliding mode technique that enables minimization of harmonics introduced by the line converter, as well as the control of the power factor and DC-link voltage. The robustness of the overall system is studied using simulation for different operating modes and varied parameters.     

带恒功率负载多电平Boost变换器的复合非线性控制

针对带恒功率负载的多电平Boost变换器,提出一种将非线性干扰观测器和自适应滑模控制器相结合的复合非线性控制策略。首先应用精确反馈线性化方法将模型转化为布鲁诺夫斯基标准形式。然后在保证大信号稳定的前提下,将自适应控制方法和非线性干扰观测器加入到滑模控制器的设计中,利用李雅普诺夫理论证明整个闭环系统的稳定性。仿真和实验结果表明,与双闭环PI控制方法相比,该控制策略具有更好的动态调节性能和更强的鲁棒性。     

Disturbance observer‐based integral sliding mode control for wind energy conversion systems

Recently, wind power production has been under the focus in generating power and became one of the main sources of alternative energy. Generating of maximum power from wind energy conversion system (WECS) requires accurate estimation of aerodynamic torque and uncertainties presented in the system. The current paper proposed the generalized high‐order disturbance observer (GHODO) with integral sliding mode control (ISMC) for extraction of maximum power via variable speed wind turbine by accurate estimation of wind speed. The assumption in previous works that considers the aerodynamic torque as slow‐varying is not applicable for the real system. Therefore, the high‐order disturbance observers were designed for precise estimation of uncertainties with fast‐changing behavior. A robust control system was designed to control the speed of the rotor at the optimal speed ratio. The obtained simulation results have shown the better performance characteristics than conventional linear quadratic regulator (LQR) approach. The stability of the proposed algorithm was proven by Lyapunov stability anaysis. Simulations results were obtained in Matlab/Simulink environment.     

基于线性自抗扰和变分模态分解的混合储能控制策略

风力发电具有随机性和波动性的特点,可通过引入储能技术减少其直接并网对电力系统造成的影响,因此基于超导磁储能和蓄电池储能系统之间的互补关系,提出一种基于线性自抗扰和变分模态分解的混合储能控制策略。针对传统混合储能变流器多变量、非线性及强耦合的特点,在装置层建立了混合储能系统的数学模型,基于跟踪微分器、线性扩张状态观测器及线性误差反馈律三部分,设计了混合储能系统的交、直流侧线性自抗扰控制器;其次,为了更加合理地平抑风电功率波动,避免经验模态分解时出现的模态混叠问题,在系统层提出了变分模态分解的功率分配方法;最后通过仿真验证了方法的可行性。     

Wind turbine robust disturbance accommodating control using non-smooth H∞ optimization

Disturbance accommodating control (DAC) has been developed in the last decades for wind turbines to control the rotor/generator speed and to reduce structural loads. The method allows accommodating unknown disturbance effects by using the combination of disturbance observers and disturbance rejection controllers. The actual main problem of DAC is to define suitable disturbance observer and controller gain matrices to achieve the desired overall performance including turbine speed regulation in combination with structural load mitigation. The disturbance rejection controller is often designed and tuned separately for individual applications and operating conditions. The closed-loop system stability and uncertainties due to the use of the linearized reduced-order model in controller synthesis procedure are not fully considered. This paper introduces a method to design DAC by optimizing the observer and controller parameters simultaneously to guarantee system performance respecting to structural loads mitigation, power regulation, and robustness. To eliminate the rotor speed control steady-state error due to model uncertainties, partial integral action is included. Simulation results using NREL reference wind turbine models show that the proposed method successfully regulates the rotor speed without error despite the presence of the model uncertainties. Structural loads are also reduced using proposed method compared to DAC designed by Kronecker product method. The proposed approach is able to define a stable and robust DAC controller by solving a non-smooth H_∞ optimization problem with structure and stability constraints.