为克服永磁直线同步电机(Permanent-Magnet Linear Synchronous Motor, PMLSM)敏感扰动、易受噪声影响诱发抖振的不足,摆脱位置传感器对电机伺服系统的束缚,构建了一种以线性自抗扰控制器(Linear Active Disturbance Rejection Control,...为克服永磁直线同步电机(Permanent-Magnet Linear Synchronous Motor, PMLSM)敏感扰动、易受噪声影响诱发抖振的不足,摆脱位置传感器对电机伺服系统的束缚,构建了一种以线性自抗扰控制器(Linear Active Disturbance Rejection Control, LADRC)为核心、扩展卡尔曼滤波算法(Extended Kalman Filter, EKF)和线性扩张状态观测器(Linear Extended State Observer, LESO)级联观测的PMLSM无传感器矢量控制系统。首先从理论上分析了控制系统的误差来源,通过推导得出在输入量测信号存在慢时变偏差的情况下,LESO对除第1阶和第n+1阶外的"中阶"状态进行观测时观测精度不受影响的结论;进而以此为依据,提出了EKF+LESO的级联观测方式,搭建了无传感器位置环自抗扰控制系统。通过仿真对LESO的容错性、对控制系统的跟随能力和噪声抑制能力进行了验证,实验结果则进一步表明,所设计系统能够准确实现直线电机的速度观测,系统运行平稳,具有较好的实用性。展开更多
对轮式移动机器人(Wheeled Mobile Robot,WMR)发生执行器故障和输入饱和时容错控制问题进行研究,设计了一种自适应容错控制器(Adaptive FaultTolerant Controller,AFTC),可在故障信息未知的情况下解决上述问题。首先,设计了线性扩张观测...对轮式移动机器人(Wheeled Mobile Robot,WMR)发生执行器故障和输入饱和时容错控制问题进行研究,设计了一种自适应容错控制器(Adaptive FaultTolerant Controller,AFTC),可在故障信息未知的情况下解决上述问题。首先,设计了线性扩张观测器(Linear Extended State Observer,LESO)对偏置故障和干扰进行在线估计;然后,基于积分滑模设计了一种自适应控制律来补偿部分失效控制,并结合指数和变速趋近律来削弱滑模抖振;最后,设计了一种饱和辅助系统,利用其辅助变量对自适应控制律在线调整,使控制量在限幅范围内。利用李雅普诺夫稳定性理论,证明了在执行器故障和输入饱和的情况下,WMR的前进速度和方位角可以渐近地跟踪参考轨迹,并通过对比数值仿真验证了所设计的容错控制策略的有效性。展开更多
空间电磁对接具有不消耗推进剂、连续可逆控制能力和无羽流污染等优点,应用前景广阔。空间电磁对接控制难点在于强非线性、不确定性以及耦合性等问题。为此,论文综合采用线性扩张状态观测器(LESO,Line Extended State Observer)、反馈...空间电磁对接具有不消耗推进剂、连续可逆控制能力和无羽流污染等优点,应用前景广阔。空间电磁对接控制难点在于强非线性、不确定性以及耦合性等问题。为此,论文综合采用线性扩张状态观测器(LESO,Line Extended State Observer)、反馈线性化以及鲁棒H∞控制技术,设计空间电磁对接的鲁棒协调控制,并通过仿真检验所设计控制方案的性能及其鲁棒性。仿真结果表明,所设计的控制器不但可以观测到系统所有状态变量,而且能提高系统对模型不确定性以及外界干扰的鲁棒性,跟踪控制性能良好。展开更多
为解决无刷直流电机(brushless DC motor,BLDC)驱动器测试成本高、周期长、风险大的问题,本文提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的电机模拟器设计方案。该方法首先通过电力电子变换器构...为解决无刷直流电机(brushless DC motor,BLDC)驱动器测试成本高、周期长、风险大的问题,本文提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的电机模拟器设计方案。该方法首先通过电力电子变换器构建电机模拟器硬件,并在传统电流单闭环控制基础上加入转速外环,以模拟电机的端口电气特性。针对负载突变、参数摄动等内外扰动导致的控制性能下降问题,引入LADRC策略代替传统PI控制,其核心是利用线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)实时估计并补偿系统“总扰动”,从而增强系统的鲁棒性。在RT-BOX半实物仿真平台的对比实验结果表明,与传统PI控制相比,所提LADRC策略在扰动工况下具有更强的抗扰动能力、更快的动态响应与更高的控制稳定性。本研究证实了所提电机模拟器方案的可行性与LADRC策略的优越性,为开发高性价比、可靠性的驱动器测试平台提供了有效途径。展开更多
为了提高光伏电池转换效率、降低能量损失,有必要研究最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法。针对传统扰动观察法(perturbation observation method,P&O)存在无法兼顾跟踪速度与稳态精度、在光照度发生较大变化...为了提高光伏电池转换效率、降低能量损失,有必要研究最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法。针对传统扰动观察法(perturbation observation method,P&O)存在无法兼顾跟踪速度与稳态精度、在光照度发生较大变化时会产生误判现象的问题,文中提出一种能适应环境变化的变步长P&O控制策略。首先,利用光伏电池刚启动时类似恒流源的特性获取当前光照度下的短路电流,通过固定电流法推导出最大功率点(maximum power point,MPP)的参考电压;其次,当光照度突变时,提出功率修正方法,并给出突变时的变步长调整策略;最后,设计基于线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的分数阶比例积分微分(fractional order proportion integration differentiation,FOPID)控制器,可以对算法输出的参考电压进一步进行跟踪补偿。仿真结果表明,所提控制策略可以提高稳态精度和跟踪速度,有效提高光伏电池的输出功率。展开更多
永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有高效率、高功率密度与高可靠性等优势,已在工业界得到广泛应用。文中针对PMSM驱动系统,提出基于拓展控制集的有限控制集无模型预测电流控制(finite-control-set model-free p...永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有高效率、高功率密度与高可靠性等优势,已在工业界得到广泛应用。文中针对PMSM驱动系统,提出基于拓展控制集的有限控制集无模型预测电流控制(finite-control-set model-free predictive current control,FCS-MFPCC)。首先,分析PMSM系统的数学模型并详述有限控制集模型预测电流控制(finite-control-set model predictive current control,FCS-MPCC)的原理。其次,介绍基于线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的传统FCS-MFPCC。针对传统FCS-MFPCC稳态性能不足的问题,采用基于离散空间矢量调制(discrete space vector modulation,DSVM)的控制集拓展方案,将控制集的电压矢量数目拓展至25。然后,为解决拓展控制集带来的高计算量问题,提出一种快速寻优策略,阐述该策略的实施原理与流程。最后,基于一台500 W PMSM实验平台,对比传统FCS-MFPCC与所提FCS-MFPCC的控制性能,验证所提算法的有效性与优越性。实验结果表明,所提算法能够有效提升系统稳态性能,且定子绕组电流总谐波畸变率由10.07%降低至6.48%。展开更多
文摘对轮式移动机器人(Wheeled Mobile Robot,WMR)发生执行器故障和输入饱和时容错控制问题进行研究,设计了一种自适应容错控制器(Adaptive FaultTolerant Controller,AFTC),可在故障信息未知的情况下解决上述问题。首先,设计了线性扩张观测器(Linear Extended State Observer,LESO)对偏置故障和干扰进行在线估计;然后,基于积分滑模设计了一种自适应控制律来补偿部分失效控制,并结合指数和变速趋近律来削弱滑模抖振;最后,设计了一种饱和辅助系统,利用其辅助变量对自适应控制律在线调整,使控制量在限幅范围内。利用李雅普诺夫稳定性理论,证明了在执行器故障和输入饱和的情况下,WMR的前进速度和方位角可以渐近地跟踪参考轨迹,并通过对比数值仿真验证了所设计的容错控制策略的有效性。
文摘空间电磁对接具有不消耗推进剂、连续可逆控制能力和无羽流污染等优点,应用前景广阔。空间电磁对接控制难点在于强非线性、不确定性以及耦合性等问题。为此,论文综合采用线性扩张状态观测器(LESO,Line Extended State Observer)、反馈线性化以及鲁棒H∞控制技术,设计空间电磁对接的鲁棒协调控制,并通过仿真检验所设计控制方案的性能及其鲁棒性。仿真结果表明,所设计的控制器不但可以观测到系统所有状态变量,而且能提高系统对模型不确定性以及外界干扰的鲁棒性,跟踪控制性能良好。
文摘为解决无刷直流电机(brushless DC motor,BLDC)驱动器测试成本高、周期长、风险大的问题,本文提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的电机模拟器设计方案。该方法首先通过电力电子变换器构建电机模拟器硬件,并在传统电流单闭环控制基础上加入转速外环,以模拟电机的端口电气特性。针对负载突变、参数摄动等内外扰动导致的控制性能下降问题,引入LADRC策略代替传统PI控制,其核心是利用线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)实时估计并补偿系统“总扰动”,从而增强系统的鲁棒性。在RT-BOX半实物仿真平台的对比实验结果表明,与传统PI控制相比,所提LADRC策略在扰动工况下具有更强的抗扰动能力、更快的动态响应与更高的控制稳定性。本研究证实了所提电机模拟器方案的可行性与LADRC策略的优越性,为开发高性价比、可靠性的驱动器测试平台提供了有效途径。
文摘为了提高光伏电池转换效率、降低能量损失,有必要研究最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法。针对传统扰动观察法(perturbation observation method,P&O)存在无法兼顾跟踪速度与稳态精度、在光照度发生较大变化时会产生误判现象的问题,文中提出一种能适应环境变化的变步长P&O控制策略。首先,利用光伏电池刚启动时类似恒流源的特性获取当前光照度下的短路电流,通过固定电流法推导出最大功率点(maximum power point,MPP)的参考电压;其次,当光照度突变时,提出功率修正方法,并给出突变时的变步长调整策略;最后,设计基于线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的分数阶比例积分微分(fractional order proportion integration differentiation,FOPID)控制器,可以对算法输出的参考电压进一步进行跟踪补偿。仿真结果表明,所提控制策略可以提高稳态精度和跟踪速度,有效提高光伏电池的输出功率。
文摘永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有高效率、高功率密度与高可靠性等优势,已在工业界得到广泛应用。文中针对PMSM驱动系统,提出基于拓展控制集的有限控制集无模型预测电流控制(finite-control-set model-free predictive current control,FCS-MFPCC)。首先,分析PMSM系统的数学模型并详述有限控制集模型预测电流控制(finite-control-set model predictive current control,FCS-MPCC)的原理。其次,介绍基于线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的传统FCS-MFPCC。针对传统FCS-MFPCC稳态性能不足的问题,采用基于离散空间矢量调制(discrete space vector modulation,DSVM)的控制集拓展方案,将控制集的电压矢量数目拓展至25。然后,为解决拓展控制集带来的高计算量问题,提出一种快速寻优策略,阐述该策略的实施原理与流程。最后,基于一台500 W PMSM实验平台,对比传统FCS-MFPCC与所提FCS-MFPCC的控制性能,验证所提算法的有效性与优越性。实验结果表明,所提算法能够有效提升系统稳态性能,且定子绕组电流总谐波畸变率由10.07%降低至6.48%。
