检索结果-南通市图书馆

基于串级PI-(1+PD)算法的含飞轮储能互联电网AGC控制器设计

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电力系统保护与控制 2023年第14期51卷 127-138页

作者：王育飞程伟薛花张宇华米阳上海电力大学电气工程学院上海200090

针对传统控制器存在的响应速度较慢、超调较大及鲁棒性较差等问题,提出一种基于串级PI-(1+PD)算法的含飞轮储能互联电网AGC控制器设计方法。首先,建立含飞轮储能的两区域互联电网AGC系统模型,模拟飞轮储能联合火电机组参与AGC的过程。然... 详细信息

针对传统控制器存在的响应速度较慢、超调较大及鲁棒性较差等问题,提出一种基于串级PI-(1+PD)算法的含飞轮储能互联电网AGC控制器设计方法。首先,建立含飞轮储能的两区域互联电网AGC系统模型,模拟飞轮储能联合火电机组参与AGC的过程。然后,设计一种基于串级PI-(1+PD)算法的AGC控制器。外环采用PI控制,内环采用带滤波系数的(1+PD)控制。在保证系统稳态性能的前提下,提高动态响应速度和抗扰能力,并通过粒子群算法的迭代寻优获得最优的控制器参数。最后,基于Matlab/Simulink进行算例仿真分析。结果表明:与传统PID控制和PI-PD控制相比,所提方法不仅具有更快的响应速度与更小的超调量,而且增强了系统抵御内部参数摄动的鲁棒性。

关键词：串级PI-(1+PD)算法飞轮储能自动发电控制控制器设计粒子群优化

适应于直流新能源/储能接入的三电平Buck-Boost变换器建模及控制器设计

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太阳能学报 2022年第4期43卷 56-65页

作者：栾思平苏适杨洲朱真严格非马伏军云南电网有限责任公司电力科学研究院昆明650217 云南电网有限责任公司大理供电局大理650217 湖南大学电气与信息工程学院长沙410082

为实现大功率直流新能源/储能系统的接入,以一种级联同相三电平Buck-Boost变换器为研究对象,该拓扑可在宽电压波动范围内可升、可降,能适应大功率、宽范围电压的直流新能源/储能的接入和变换。首先,对级联同相三电平Buck-Boost变换器的... 详细信息

为实现大功率直流新能源/储能系统的接入,以一种级联同相三电平Buck-Boost变换器为研究对象,该拓扑可在宽电压波动范围内可升、可降,能适应大功率、宽范围电压的直流新能源/储能的接入和变换。首先,对级联同相三电平Buck-Boost变换器的工作原理进行分析,基于储能充放电控制均存在Buck模态和Boost模态2种工作模式,分别推导级联三电平BuckBoost变换器的小信号平均模型,其次,考虑到中点电压平衡问题,分析占空比差值ΔD对系统的影响,并通过Bode图,得出ΔD只对Boost模式低频段时影响较大,而对Buck模式和Boost模式高频段影响不大。然后,根据系统的小信号模型,对控制器进行设计,对比了传统控制器与TypeⅢ控制器的差异,得出TypeⅢ控制器有更大的控制带宽及稳定性。最后,通过仿真验证2种控制器的效果及特性。

关键词：新能源/储能接入三电平直流变换器工作原理小信号控制器设计

基于系数图法的多输入多输出系统控制器设计方法

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控制与决策 2023年第1期38卷 143-151页

作者：孟范伟刘凯孟圣亚庞爱平东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004 贵州大学电气工程学院贵阳550025

多输入多输出系统的交互作用会限制适用于单输入单输出系统的多种先进设计方法的使用,且多数关于多输入多输出系统控制研究只重视消除交互作用的影响,忽略系统控制问题,这样不但弱化系统的鲁棒性,且设计过程复杂,解耦后系统阶次也较高.... 详细信息

多输入多输出系统的交互作用会限制适用于单输入单输出系统的多种先进设计方法的使用,且多数关于多输入多输出系统控制研究只重视消除交互作用的影响,忽略系统控制问题,这样不但弱化系统的鲁棒性,且设计过程复杂,解耦后系统阶次也较高.鉴于此,提出一种基于系数图法的多入多出系统的控制器设计方法,将多输入多输出系统解耦问题转化为参数优化问题.首先,给出目标函数和两个线性约束条件,通过在频域基于粒子群算法优化目标函数,从而设计补偿器实现解耦;其次,基于系数图法确定控制器结构及参数整定,兼顾系统的稳定性和鲁棒性;最后,通过仿真实验验证所提出方法的有效性.

关键词：多输入多输出系统交互作用解耦粒子群算法系数图法控制器设计

ICPA-LQR优化的两轮平衡机器人自稳定与轨迹跟踪PID控制器设计

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哈尔滨工业大学学报 2022年

作者：黄鹤李文龙杨澜王会峰高涛陈婷西安市智慧高速公路信息融合与控制重点实验室(长安大学) 长安大学电子与控制工程学院长安大学信息工程学院

针对现有两轮平衡机器人线性二次型调节器(LQR)的权重系数需要手动选取的缺陷,提出了一种利用改进的食肉植物算法(ICPA)优化LQR权重系数的方法,实现了两轮平衡机器人的自稳定与高精度轨迹跟踪。首先,利用拉格朗日方程法构建了两轮平衡... 详细信息

针对现有两轮平衡机器人线性二次型调节器(LQR)的权重系数需要手动选取的缺陷,提出了一种利用改进的食肉植物算法(ICPA)优化LQR权重系数的方法,实现了两轮平衡机器人的自稳定与高精度轨迹跟踪。首先,利用拉格朗日方程法构建了两轮平衡机器人系统动力学方程,采用LQR优化PID控制的策略来保证其最优控制力;其次,在食肉植物算法成长过程中提出了一种自适应捕捉系数,平衡食肉植物和猎物二者的成长,提升了前期全局探索和后期局部寻优的能力;然后,在食肉植物算法繁殖过程中设计了干扰因子,扩大搜索空间,进一步提升了全局寻优能力;最后,基于特征结构赋值(EA)代价函数利用ICPA寻优LQR控制器的权重系数,并在MATLAB/Simulink环境中建立两轮平衡机器人控制策略模型。实验结果表明,相对于食肉植物算法、麻雀搜索算法、飞蛾扑火算法和改进粒子群算法优化的控制效果,提出的ICPA-LQR优化的PID控制器动态响应速度更快,抗干扰能力更强,整体性能更好。扰动情况下控制两轮平衡机器人跟踪复杂轨迹倾角动态偏差小于0.05 rad、横纵坐标的偏差均小于0.2 m、转向角偏差小于0.2 rad、车轮位置角偏差小于3 rad,可以在保持动态平衡的前提下精确跟踪给定的参考轨迹,具有较强的泛化能力。

关键词：控制器设计两轮平衡机器人动力学建模改进食肉植物算法轨迹跟踪

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离散串级控制系统的控制器设计

离散串级控制系统的控制器设计

作者：方雨帆江苏科技大学

学位级别：硕士

串级控制系统(Cascade Control Systems,CCSs)已经被广泛应用于实际的工业生产系统中,目前在CCSs中,针对控制器的设计研究大多都是对两个比例(Proportional,P)控制器进行协同设计,但是这难以满足实际工业过程控制的需求。针对实际需求,... 详细信息

串级控制系统(Cascade Control Systems,CCSs)已经被广泛应用于实际的工业生产系统中,目前在CCSs中,针对控制器的设计研究大多都是对两个比例(Proportional,P)控制器进行协同设计,但是这难以满足实际工业过程控制的需求。针对实际需求,并为了提高CCSs中的控制效果,将比例积分(Proportional integral,PI)控制器引入CCSs中并对控制器的参数进行设计。同时随着现代工业的发展,传统工业点对点的连接方式难以满足现代工业控制的需求,在CCSs的基础上引入网络实现控制部件的通信,形成网络串级控制系统(Networked Cascade Control Systems,NCCSs),由于网络通信时延的存在使得对NCCSs的稳定性分析与控制非常困难。本文针对CCSs以及NCCSs中存在的上述问题,建立不同的数学模型,然后构造合适的李雅普诺夫函数,并给出了能使该系统稳定的充分条件,进一步给出了该系统控制器参数协同设计的方法,最后通过具有串级结构的温度控制仿真实例,说明了该方法的有效性,为实际的现代工业生产提供了可行性依据。本文具体的研究内容如下:1、状态时滞在网络串级控制系统中是普遍存在的,同时事件触发控制对于节省网络带宽资源具有良好的优势,本文首次考虑了一类具有状态时滞的离散网络串级控制系统的事件触发控制问题。首先,在建模的基础上,通过构造一个合适的李雅普诺夫函数,利用线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)技术给出了系统稳定性的充分条件,进一步给出了系统主、副控制器参数、四个事件触发参数协同设计的方法,最后通过具有串级结构的主蒸汽温度控制系统仿真实例,说明了该方法的可行性。2、根据工业中的实际需求,本文将PI控制器引入到CCSs中并且考虑了控制器设计的问题,其中主控制器采用PI控制器,副控制器采用P控制器。在此基础上,建立了该系统的数学模型。构造一个新的李雅普诺夫函数,利用LMI技术给出了系统稳定的充分条件,然后协同设计了主、副控制器参数。最后给出了一个具有串级结构的主蒸汽温度控制系统的仿真实例,说明了该方法的有效性。3、一般的位置式PI控制器可能引起积分饱和现象,增量式PI控制器可以避免积分饱和现象,因此本文首次考虑了一类主控制器为增量式PI控制器,副控制器为P控制器的离散CCS的控制器设计问题。首先,基于上述条件建立一个串级控制系统的数学模型,然后建立一个新的李雅普诺夫函数,利用LMI技术给出了系统稳定的充分条件,接下来给出控制器设计部分,最后给出了一个具有串级结构的主蒸汽温度仿真实例,说明此方法的可行性。

关键词：串级控制系统网络串级控制系统 PI控制增量式PI控制控制器设计

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基于频域特性的伺服系统控制器设计

实验室研究与探索 2023年第4期42卷 70-74页

作者：卢洁莹闻成蔡泽凯苏为洲邓晓燕华南理工大学自动化科学与工程学院广州510641

伺服控制系统在工业机器人、数控机床等高速高精度运动控制系统中有着广泛应用,伺服系统控制器是决定其性能优劣的关键,为此提出一种基于频域特性的伺服系统控制器设计方法。通过设计控制器改变系统开环频率特性,然后分析开环频率特性... 详细信息

伺服控制系统在工业机器人、数控机床等高速高精度运动控制系统中有着广泛应用,伺服系统控制器是决定其性能优劣的关键,为此提出一种基于频域特性的伺服系统控制器设计方法。通过设计控制器改变系统开环频率特性,然后分析开环频率特性来评估系统的闭环性能,进一步依据开环频率特性和设计指标调整控制器参数使系统达到理想性能,最后在闭环响应中检验控制器设计效果。为了验证所提方法的有效性,以PID控制器和基于内模原理的LQR控制器频域设计为例在自主研发的伺服云台控制系统中进行实验。实验结果表明,基于频域的控制器设计方法提升了控制器设计的效率和伺服系统的性能。

关键词：频域设计控制器设计伺服系统 PID控制器 LQR控制器

基于变结构LADRC的微型四旋翼飞行器控制器设计

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基于变结构LADRC的微型四旋翼飞行器控制器设计

作者：赵洪泽西南交通大学

学位级别：硕士

四旋翼飞行器是一种具有六个自由度的非共轴式飞行器,因其结构简单、灵活度高以及成本低廉等特点被广泛应用于民用领域以及高校科研领域。随着计算机信息技术和微电子技术的不断发展,以往笨重庞大的飞行器变得小巧轻盈。现如今,尽管高... 详细信息

四旋翼飞行器是一种具有六个自由度的非共轴式飞行器,因其结构简单、灵活度高以及成本低廉等特点被广泛应用于民用领域以及高校科研领域。随着计算机信息技术和微电子技术的不断发展,以往笨重庞大的飞行器变得小巧轻盈。现如今,尽管高性能的微处理器和各种高精度的传感器可以很好完成四旋翼的姿态估计,但由于它是一个多变量、强耦合的非线性系统,所以其飞行控制一直较为困难。因此一个能够实现快速响应、高精度以及具有强鲁棒性的控制器具有极高的科研价值。目前四旋翼飞行器控制领域使用最多的是PID算法,但由于其响应速度、控制精度以及抗干扰能力等方面对比当前的新兴算法都不具备优势,因此诞生了诸多衍生算法。其中用于四旋翼飞控领域的LADRC算法具有更高的动态响应速度,用于工业领域的PDF以及PDFSV算法具有更强的鲁棒性和更简便的参数整定方法。为实现对传统PID算法在四旋翼飞控上的改进,首先对使用广泛的X型四旋翼飞行器进行数学建模并完成该模型的线性化,并且通过分析复杂的风场环境建立了组合风的扰动模型。其次对PID、PDF、PDFSV以及LADRC算法进行仿真并对比其在响应速度、超调量和抗干扰能力上的性能,结合仿真结果,分析以上四种算法的优缺点。提出LADRC添加线性跟踪微分器并结合PDFSV算法完成变结构LADRC的方案,实现以变结构LADRC为基础的微型四旋翼飞行器控制结构设计。最后设计了独栋房屋环绕巡检实验,采用卡尔曼滤波器的数据融合方式以及SINS/GPS松组合的导航方案,根据要求选择合适的模块并完成硬件平台搭建和调试。最终仿真结果表明以PDFSV为基础的变结构LADRC相较于LADRC有更快的响应速度以及更强的鲁棒性,独栋房屋环绕巡检实验证实了该场景下微型四旋翼飞行器的实用性以及变结构LADRC的可行性。

关键词：四旋翼飞行器控制器设计 PDFSV算法变结构LADRC算法环绕巡检

基于事件触发的广义网络串级控制系统的控制器设计

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基于事件触发的广义网络串级控制系统的控制器设计

作者：李稳江苏科技大学

学位级别：硕士

随着信息科技的发展,工业生产对于控制系统的要求越来越高,致使网络化串级控制系统(networked cascade control systems,NCCSs)的研究成果不胜枚举。广义网络化串级控制系统(singular networked cascade control systems,SNCCSs)是指被... 详细信息

随着信息科技的发展,工业生产对于控制系统的要求越来越高,致使网络化串级控制系统(networked cascade control systems,NCCSs)的研究成果不胜枚举。广义网络化串级控制系统(singular networked cascade control systems,SNCCSs)是指被控对象是广义系统模型,它一经提出,就受到了许多学者的关注,所研究的成果不仅仅是停留在理论研究部分,更多的是应用到了实际工业生产中。把广义系统引入到网络化串级控制系统中使得系统更为复杂,需要同时考虑许多问题,例如脉冲、正则性、网络引起的时延和状态延迟等,这些都可能会降低系统性能甚至影响稳定性。因此,针对广义网络化串级控制系统的分析具有极其重要的研究价值。本文选择广义系统作为被控对象,将广义系统应用到了NCCSs中构成SNCCSs。根据不同的广义被控对象,可以将SNCCSs分为线性连续SNCCSs和线性离散的SNCCSs,其中又把线性连续SNCCSs分为存在干扰和不存在干扰两种情况,分别建立了SNCCSs的数学模型,基于这些模型给出系统的稳定性充分条件,并且进一步协同设计了系统的主、副控制器。这为能更好的应用到实际工业生产中打下了良好的基础。具体的研究过程如下:首先将事件触发控制器引入到SNCCSs中,针对无干扰线性连续SNCCSs、有干扰线性连续SNCCSs和线性离散SNCCSs三种不同情况的被控对象分别建立了数学模型,建立的该数学模型考虑了网络诱导时延,串级控制和事件触发控制的影响。进一步基于模型使用李雅普诺夫函数以及线性矩阵不等式得到了系统稳定的充分条件,继而在系统稳定下协同设计了主、副控制器,最后通过火电厂蒸汽温度控制系统仿真实例说明了该系统的可行性和实用性。

关键词：广义系统事件触发机制网络化串级控制系统稳定性控制器设计

变周期采样控制系统的稳定性分析及控制器设计

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变周期采样控制系统的稳定性分析及控制器设计

作者：赵冰杭州电子科技大学

学位级别：硕士

由于数据采样现象在数字控制系统和网络控制系统中的广泛应用,使采样控制系统受到了很大的关注。采样控制系统一般分为等周期采样控制系统和变周期采样控制系统,而变周期采样控制系统更符合实际情况。在实际应用中,更大的系统采样间隔... 详细信息

由于数据采样现象在数字控制系统和网络控制系统中的广泛应用,使采样控制系统受到了很大的关注。采样控制系统一般分为等周期采样控制系统和变周期采样控制系统,而变周期采样控制系统更符合实际情况。在实际应用中,更大的系统采样间隔意味着更宽松的操作条件,例如负载限制、计算负担等,并且可以节省采样设备的成本。因此,在系统稳定的前提下得到最大允许采样时间间隔很重要。这也解释了为什么近年来,在采样控制系统中,与最大允许采样时间间隔相关的系统稳定性分析问题一直是许多研究人员特别感兴趣的话题。所以本文通过输入时滞法和类Lyapunov泛函法来研究采样控制系统的稳定性,并且对于非线性采样控制系统进行了稳定性分析以及控制器的设计。本文的主要内容如下:1)基于输入时滞法的变周期采样控制系统的稳定性分析:首先我们构造系统模型;然后运用输入时滞法处理系统模型构成了闭环控制系统,并且通过引入Lyapunov泛函,利用Jensen不等式等推出了系统稳定性准则,最后通过数值算例以及系统仿真图来验证最终结果。2)基于类Lyapunov泛函方法的变周期采样控制系统的稳定性分析:我们首先构造一个系统模型,并且对系统进行输入采样以及采用状态反馈构造出闭环控制系统,然后通过构造类Lyapunov泛函,应用引入的引理以及不等式技术推出了系统稳定性准则,最后给出数值算例以及系统仿真图来验证最终结果。3)针对T-S模糊的变周期采样控制系统进行稳定性分析以及控制器的设计:首先我们通过T-S模糊方法构造出T-S模糊系统模型,然后通过构造类Lyapunov泛函,利用不等式技术对类泛函的导数进行放缩,推导出一个保守性较小的稳定性判据,并且给出一个有效的控制器设计方案,最后通过仿真实例来验证定理的有效性。本文通过输入时滞法和类Lyapunov泛函法两种方法对线性采样控制系统进行稳定性分析,以及通过类Lyapunov泛函法对非线性采样控制系统进行稳定性分析和控制器的设计,并且通过引入增广矩阵以及应用不同的矩阵不等式推出了保守性较小的稳定性判据。

关键词：采样控制系统输入时滞法类Lyapunov泛函 T-S模糊系统线性矩阵不等式控制器设计