模糊自抗扰控制在永磁同步电机调速系统的应用

针对直接转矩调速系统中PID控制器参数鲁棒性差,调速过程中磁链和转矩脉动大的问题,设计了一种基于模糊的改进自抗扰转速控制器;自抗扰策略代替传统的PID控制方法,模糊规则对自抗扰控制算法进行简化,减少待整定参数;与传统的PID控制方法相比,模糊自抗扰控制能提高调速系统的误差估计补偿和抗干扰能力;对比仿真结果,模糊自抗扰控制响应速度快,明显降低了系统在调速过程中的磁链和转矩脉动,表明模糊自抗扰控制具有良好的控制性能,验证了该方法的有效性。     

基于自抗扰控制器的力矩电机伺服系统控制

自抗扰控制器能将被控对象的内、外“总扰动”进行估计并用前馈补偿的方法将其抵消,适于力矩电机因直接驱动所带来干扰的补偿与控制。针对测量噪声对线性自抗扰控制器观测器带宽的限制,提出了二阶线性自抗扰的相似结构,并结合三阶积分链式微分器对其效果进行了对比仿真验证。力矩电机的控制仿真实验表明,与二阶线性自抗扰算法相比,基于相似结构的改进的力矩电机控制,能在有测量噪声情况下兼顾系统跟踪精度、突加负载时抗扰动性与抗噪性。     

基于混沌粒子群优化算法的异结构混沌反同步自抗扰控制

针对一类连续时间异结构混沌系统, 利用自抗扰控制很强的鲁棒性, 提出了一种异结构混沌系统反同步的自抗扰控制策略.针对所设计的自抗扰控制器参数较多, 难以整定的问题, 提出了应用混沌粒子群优化算法对控制器进行参数寻优设计. 以Lorenz系统和Chua系统两个异结构混沌系统为例进行仿真验证, 由仿真结果可知, 该方法可以实现异结构混沌系统较快的反同步控制, 且具有很强的抗干扰能力. 关键词： 异结构混沌系统反同步 自抗扰控制器 混沌粒子群优化算法 参数寻优     

基于模糊控制的EPS车辆操纵稳定性研究

电动助力转向系统(EPS)通过电动机提供助力转矩,协助驾驶员进行转向操纵;在EPS动力学分析的基础上,建立了EPS和汽车二自由度动力学模型,设计了基于模糊控制理论的EPS控制系统及其控制策略,在Simulink中搭建EPS及其模糊控制系统模型,得到汽车车身侧偏角和横摆角速度仿真结果;计算结果表明,与无助力的机械式转向系统相比,装备EPS的车辆车身侧偏角的峰值和标准差分别减少了18.8%和19.1%,具有更好的汽车操纵稳定性。     

主动前轮独立转向系统分析与研究

为了提高车辆的操稳性,提出了新型主动前轮独立转向系统,介绍了主动前轮独立转向的工作原理和结构形式,建立了系统数学模型;提出了主动前轮独立转向的控制策略,上层控制器采用PI控制,由横摆角速度偏差得出总控制转角,下层控制器负责内外侧转向轮的判断以及计算内外侧转向轮具体的转角;在仿真软件MATLAB/Simulink里进行了控制策略有效性仿真,仿真结果说明对于不足转向车辆,主动前轮独立转向系统能比传统的主动前轮转向系统更有效地提高车辆操纵稳定性。     

机动平台光电跟踪系统的自抗扰控制研究

针对机动平台光电跟踪系统跟踪目标需具备较强动态抗扰能力的问题,提出了一种将包含了非线性跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性状态误差反馈三个环节的结构完整的自抗扰控制器用于光电跟踪伺服系统的速度环的思路。针对某单轴稳定转台设计了二阶自抗扰控制器,并进行了仿真研究。结果表明,该控制器对外扰变化及系统模型不确定性具有良好的鲁棒性和适应性,且能有效抑制系统中存在的非线性因素的影响。     

基于液体晃动干扰观测器的航天器混沌姿态H_∞控制

针对航天器受液体燃料晃动及内外周期性微小激励耦合影响产生混沌运动的问题,提出了基于神经网络干扰观测器的自适应H∞鲁棒控制方案,以实现充液航天器混沌姿态运动的消除与液体燃料晃动的抑制.基于神经网络的非线性逼近能力设计干扰观测器,自适应跟踪补偿液体晃动、参数不确定及外扰引起的耦合扰动,解决液体燃料晃动角速度及外扰不易直接测量的问题,提高控制器对系统不确定的自适应能力及液体晃动的抑制能力.同时考虑观测误差与模型不精确问题,利用H∞控制策略提高控制器的鲁棒性.通过与现有常用控制策略的对比仿真研究,验证了控制方案的有效性及优势.     

基于自抗扰控制的超导储能变流器设计北大核心CSCD

超导磁储能(SMES)是一种以电磁能的形式储存电能的装置,在提高电力系统稳定性、改善电网电能质量、平滑间歇性能源出力等方面具有广阔的应用前景.本文针对现有SMES控制中存在的不足,将自抗扰控制引入SMES的功率控制方案中.首先介绍了自抗扰控制器的一般设计方法;然后结合SMES的数学模型设计了SMES双闭环自抗扰控制方案;最后在MATLAB/simulink环境中进行仿真,对比了采用传统PI控制和自抗扰控制时SMES的动态性能.仿真结果表明,在功率参考值突变、系统参数变化等工况下,本文所提方法克服了传统PI控制器对SMES功率控制的缺陷,能够快速、无超调地对SMES功率进行控制,并能有效抑制扰动的影响.     

自抗扰控制器在位置伺服系统中的参数整定及仿真应用

本文基于MATLAB/Simulink软件设计了自抗扰控制器,结合永磁同步电机控制系统各模块结构,实现了位置伺服系统的闭环仿真,利用仿真输出及时间、参数值绘制三维图象,通过对图象的分析验证了参数整定的新方法,实现了自抗扰控制器的参数整定。通过自抗扰和PI控制器的多组实验,对比了两种控制器在恒值、正弦、斜坡等给定输入下的跟踪效果,突出了自抗扰控制器的优势。最后,本文分析了自抗扰控制器的发展趋势,为自抗扰算法的进一步应用提供一定依据。     

基于自抗扰控制的超导储能变流器设计

超导磁储能(SMES)是一种以电磁能的形式储存电能的装置,在提高电力系统稳定性、改善电网电能质量、平滑间歇性能源出力等方面具有广阔的应用前景.本文针对现有SMES控制中存在的不足,将自抗扰控制引入SMES的功率控制方案中.首先介绍了自抗扰控制器的一般设计方法;然后结合SMES的数学模型设计了SMES双闭环自抗扰控制方案;最后在MATLAB/simulink环境中进行仿真,对比了采用传统PI控制和自抗扰控制时SMES的动态性能.仿真结果表明,在功率参考值突变、系统参数变化等工况下,本文所提方法克服了传统PI控制器对SMES功率控制的缺陷,能够快速、无超调地对SMES功率进行控制,并能有效抑制扰动的影响.     

Robust Stabilization and Synchronization of a Novel Chaotic System with Input Saturation Constraints

In this paper, the robust stabilization and synchronization of a novel chaotic system are presented. First, a novel chaotic system is presented in which this system is realized by implementing a sigmoidal function to generate the chaotic behavior of this analyzed system. A bifurcation analysis is provided in which by varying three parameters of this chaotic system, the respective bifurcations plots are generated and evinced to analyze and verify when this system is in the stability region or in a chaotic regimen. Then, a robust controller is designed to drive the system variables from the chaotic regimen to stability so that these variables reach the equilibrium point in finite time. The robust controller is obtained by selecting an appropriate robust control Lyapunov function to obtain the resulting control law. For synchronization purposes, the novel chaotic system designed in this study is used as a drive and response system, considering that the error variable is implemented in a robust control Lyapunov function to drive this error variable to zero in finite time. In the control law design for stabilization and synchronization purposes, an extra state is provided to ensure that the saturated input sector condition must be mathematically tractable. A numerical experiment and simulation results are evinced, along with the respective discussion and conclusion.     

Finite-time control of chaotic systems with nonlinear inputs

A finite-time controller is designed for a class of nonlinear systems subject to sector nonlinear inputs. A novel and simple approach is suggested based on the finite-time control principle. The designed sliding-mode controller can drive a chaotic system to track a smooth target signal in a finite time. The chaotic Duffing--Holmes oscillator is used for verification and demonstration.     

直膨式空调人工神经网络在线自适应控制器应用研究

直接膨胀式空调系统人工神经网络控制器已经有了一些研究成果,为了解决控制器控制范围和精度的问题,引入在线自适应控制系统。该控制器的控制能力测试采用直接膨胀式空调系统实验装置进行。试验结果表明,基于人工神经网络动态模型的在线自适应控制器进行训练的前提下,该控制器能够将室内空气的干球和湿球温度控制在一定范围内,具有较高的控制精度。     

SCARA机器人的模糊自适应滑模控制

为了提高SCARA机器人的轨迹跟踪控制性能,提出一种双模糊自适应滑模控制。采用一自适应模糊控制器,根据滑模到达条件对滑模切换增益进行估算,消除滑模控制中输出力矩的抖振现象,增强其对不确定性因素的适应能力。采用另一自适应模糊控制器对指数趋近律系数进行修正,改善由于大范围初始位姿产生的偏差而引起的大力矩和速度跳变问题。基于Lyapunov方法进行了稳定性证明,保证控制系统的稳定性与收敛性。仿真实验结果表明,该方法应用于SCARA机器人,跟踪效果良好并产生了平滑的力矩输出和速度输出。     

基于FPGA的多轴直流电机控制系统

为了实现机械相控阵列天线的波束扫描,采用微型直流电机驱动螺旋天线单元转动来达到预定的辐射相位,研究了一种基于单片FPGA的多轴直流电机控制系统。采用IP设计思想,直流电机的位置控制用纯硬件逻辑电路的形式(直流电机控制IP核)实现,总线通信及轨迹计算由同一芯片上的微处理器(Nios II软核)软件实现,从而容易构建多轴直流电机控制的片上系统。利用Verilog硬件描述语言,设计了一种高性能直流电机控制IP核,并进行了仿真验证。为了验证该IP核的复用性,构建了一个56轴直流电机控制的片上系统。实验结果表明,此系统可对各个直流电机实现快速精确控制,每轴的运动相互独立,并且控制参数在线可编程,控制一致性满足系统设计要求。基于这种方式构建的系统,扩展方便、可移植性高、具有较好的适用性,已在某相控阵列天线中得到了应用。     

基于改进射影控制的降阶高压直流附加控制器设计

针对电力系统控制器设计中,控制器阶数过高且影响控制品质的问题,提出一种基于射影定理的降阶控制器设计新方法,并对射影定理做出改进,实现抑制低频振荡的高压直流附加阻尼控制.通过总体最小二乘-旋转不变技术分析系统振荡特性并辨识出相关模型,再基于极点配置得到状态反馈矩阵,最后利用改进的射影控制理论设计输出反馈降阶控制器,同时将控制器与传统的带观测器的极点配置控制方法进行比较.仿真验证表明,基于射影控制理论的控制器效果较好,控制器阶数较低,鲁棒性强,便于工程实现.     

空间用斯特林制冷机的过程控制

斯特林制冷机在空间探测中的应用越来越广泛,其驱动控制也至关重要.针对特定的斯特林制冷机,设计了以FPGA作为核心的控制系统,简单介绍了系统的硬件结构以及直线电机的正弦波驱动波形,详细讲解了制冷机的启动、降温、稳温等过程控制,重点论述了温度PlD算法实现的问题,通过跟踪制冷过程温度变化曲线,验证了控制模块的功能特性.     

Fuzzy auto-tuning PID control of multiple joint robot driven by ultrasonic motors

A three-joint robot is directly driven by ultrasonic motors with advantage of high torque at low speed. The speed of the ultrasonic motors is actually controlled by regulating their operating frequencies. The kinematic and kinetic analyses of the robot have been carried out using Adams. Due to the lack of accurate control model of ultrasonic motors and the time-varying motor parameters, a fuzzy auto-tuning proportional integral derivative (PID) controller for the robot is experimented, in which a simple method to tune parameters of the PID type fuzzy controller on-line is developed and a new position–speed feedback strategy is proposed and implemented. The effectiveness of the proposed control strategy and fuzzy logic controller is verified by experimental investigation.     

Synchronization of generalized Hénon map using polynomial controller

This Letter presents the chaos synchronization of two discrete-time generalized Hénon map, namely the drive and response systems. A polynomial controller is proposed to drive the system states of the response system to follow those of the drive system. The system stability of the error system formed by the drive and response systems and the synthesis of the polynomial controller are investigated using the sum-of-squares (SOS) technique. Based on the Lyapunov stability theory, stability conditions in terms of SOS are derived to guarantee the system stability and facilitate the controller synthesis. By satisfying the SOS-based stability conditions, chaotic synchronization is achieved. The solution of the SOS-based stability conditions can be found numerically using the third-party Matlab toolbox SOSTOOLS. A simulation example is given to illustrate the merits of the proposed polynomial control approach.     

冠状动脉系统高阶滑模自适应混沌同步设计

针对冠状动脉系统混沌同步问题, 系统模型受到有界但未知的不确定干扰条件下, 利用几何齐次性理论和积分滑模面设计高阶滑模自适应控制器, 使响应系统在有限时间内跟踪驱动系统, 该方法无需提前预知扰动边界. 采用Lyapunov理论对闭环系统进行分析并证明该控制器保证该系统能够在有限时间内镇定, 从仿真实验结果可以看出所设计的控制器在不确定干扰的情况下系统具有良好鲁棒性和未知参数的自适应性, 为能够有效治疗心肌梗死等冠状动脉疾病提供了一定的理论依据.