检索结果-南通市图书馆

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

LCL滤波并网逆变器全阶滑模控制方法研究

LCL滤波并网逆变器全阶滑模控制方法研究

作者：陈若博哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着社会的快速发展,能源日益枯竭,环境问题日益严峻,开发利用可再生能源已经成为了世界各国的必然选择。风能由于其对环境友好的性质,演变为增长最快的可再生能源之一。为了给用户输送较高的电能质量,并网逆变器作为风力发电系统与传... 详细信息

随着社会的快速发展,能源日益枯竭,环境问题日益严峻,开发利用可再生能源已经成为了世界各国的必然选择。风能由于其对环境友好的性质,演变为增长最快的可再生能源之一。为了给用户输送较高的电能质量,并网逆变器作为风力发电系统与传统电网必需的连接设备,对其相关领域的研究是非常有价值的。本文以LCL滤波并网逆变器系统作为研究对象,设计了一种全新的全阶滑模控制策略,实现逆变器系统稳定运行,提高系统的鲁棒性。本文首先研究了输入不确定系统的全阶滑模控制算法。针对常规控制器仅能消除满足匹配条件的不确定性,但不匹配不确定性很难被克服的问题,本文采用虚拟控制的方法建立系统部分状态的参考,再设计全阶滑模控制算法消除不确定性的影响,使系统状态在有限时间内收敛到平衡点附近的区域。通过仿真验证算法的有效性,为本文后续的研究奠定基础。然后,推导基于LCL滤波的并网逆变器在三相静止坐标系下的开关平均数学模型。考虑到并网逆变器中的电感、电阻与电容参数的变化,建立LCL滤波并网逆变器在α-β坐标系下的数学模型并将研究的全阶滑模的算法应用到LCL滤波并网逆变器的系统中,通过设计全阶滑模面,使并网电流与其参考值的误差在有限时间内收敛到0。通过与PI控制器的仿真结果对比,证明所提出的全阶滑模控制策略具有更高的控制精度和更快的响应速度。为了进一步验证方法的适用性,建立LCL滤波并网逆变器在d-q坐标系下的数学模型并将研究的全阶滑模的算法应用到LCL滤波并网逆变器的系统中,通过设计全阶滑模面,使并网电流与其参考值的误差在有限时间内收敛到0。控制器仿真结果证明相比PI控制器,所提出的全阶滑模控制器具有更好的动态响应。最后,本文对电网中可能存在的几种不确定性进行了研究。仿真验证在电网存在不确定性时,提出的全阶滑模控制策略可以实现稳定直流母线电压,实现单位功率因数并网。与PI控制器相比,系统对于外部扰动和参数摄动均具有较好的鲁棒性,特别地,这种全阶滑模控制策略对参数扰动这种不满足匹配条件的扰动体现出更好的性能。

关键词：风力发电 LCL 并网逆变器不确定性全阶滑模控制

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

移相全桥变换器的PWM全阶鲁棒滑模控制

电工技术学报 2018年第10期33卷 2293-2302页

作者：高明王大志李召东北大学信息科学与工程学院沈阳110819

传统的移相全桥变换器是利用周期平均化方法设计线性控制环节,不能满足分布式发电强鲁棒的需求。针对四个子结构的移相全桥变换器提出PWM全阶滑模控制策略。基于变换器的等效动态模型,在滑模流形中引入积分环节消除静差,分析系统在相空... 详细信息

传统的移相全桥变换器是利用周期平均化方法设计线性控制环节,不能满足分布式发电强鲁棒的需求。针对四个子结构的移相全桥变换器提出PWM全阶滑模控制策略。基于变换器的等效动态模型,在滑模流形中引入积分环节消除静差,分析系统在相空间中的滑模运动过程和滑动的严格存在条件,给出可直接用于控制器数字实现的等效PWM控制函数,并在等效控制函数的基础上加入鲁棒切换项,分析电感与电容参数存在摄动时的鲁棒控制条件。实验结果证明PWM全阶滑模控制策略可以很好地改善系统的鲁棒性和调节性能,同时滑模控制变换器能以固定开关频率工作,避免了频率随工况改变而变动。

关键词：移相全桥全阶滑模控制定频 PWM滑模控制鲁棒性

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

永磁球形电机的全阶滑模轨迹跟踪控制研究

永磁球形电机的全阶滑模轨迹跟踪控制研究

作者：王松安徽大学

学位级别：硕士

永磁球形电机作为一种新型特种电机,具有结构设计相对简单、磁通密度大、动态性能好等优点,在精密加工、卫星姿态控制以及医疗健康等方面具有广泛的发展前景。由于结构的特殊性和磁场边界条件的复杂性,永磁球形电机的动力学模型不可避... 详细信息

永磁球形电机作为一种新型特种电机,具有结构设计相对简单、磁通密度大、动态性能好等优点,在精密加工、卫星姿态控制以及医疗健康等方面具有广泛的发展前景。由于结构的特殊性和磁场边界条件的复杂性,永磁球形电机的动力学模型不可避免的会存在干扰和模型误差等不确定性因素,这些因素将严重影响系统的控制性能。因此,本文围绕永磁球形电机的高精度轨迹跟踪控制问题展开研究。主要研究内容如下:1、介绍了永磁球形电机的结构。建立了永磁球形电机的定子坐标系和转子坐标系,考虑转子姿态检测的需要,选择X Y Z旋转方式,推导出了定、转子坐标系之间的旋转变换矩阵。利用拉格朗日方程推导了具有复合干扰的永磁球形电机动力学方程,并阐明其动力学特性。同时,推导出了永磁球形电机的线性叠加转矩模型,为电机运动提供了理论基础。2、针对受复合干扰影响的永磁球形电机运动系统,提出了一种基于鲁棒自适应技术的全阶滑模控制器。首先,设计了一种全阶滑模面,当系统收敛到理想滑动模态时,可以反映永磁球形电机系统的全部动态特性,而不是传统滑模控制系统中的降阶动态特性;其次,在控制律的设计中引入低通滤波器,克服了滑模算法的抖振问题。此外,采用自适应技术处理复合干扰的影响,避免了对复合干扰上界的过高估计。随后,分析了永磁球形电机自适应全阶滑模控制系统的稳定性。仿真及实验结果证明了该算法的有效性。3、设计了一种基于有限时间干扰观测器的全阶滑模控制方法来提高永磁球形电机的轨迹跟踪控制性能。采用有限时间干扰观测器估计系统不确定性,基于观测信息在控制输入端进行不确定性补偿,结合一种新型全阶滑模面,设计出具有观测补偿的全阶滑模控制器。并给出了闭环系统的稳定性证明。经过仿真及实验分析,验证了该算法的有效性和优越性。

关键词：永磁球形电机全阶滑模控制自适应控制干扰观测器轨迹跟踪

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于全阶滑模的航天器编队姿态协同控制

基于全阶滑模的航天器编队姿态协同控制

作者：段超北京理工大学

学位级别：硕士

航天器编队的姿态协同控制在深空干涉测量、对地合成孔径成像等许多航天器编队任务中发挥着重要作用,是多航天器系统编队飞行的重要研究内容,引起了研究者的广泛关注。航天器系统具有非线性、强耦合的特点,而且受到来自外部环境的干扰影... 详细信息

航天器编队的姿态协同控制在深空干涉测量、对地合成孔径成像等许多航天器编队任务中发挥着重要作用,是多航天器系统编队飞行的重要研究内容,引起了研究者的广泛关注。航天器系统具有非线性、强耦合的特点,而且受到来自外部环境的干扰影响,这些对多航天器系统的高精度控制,乃至稳定性产生负面作用。鉴于航天器结构和航天任务的复杂和多样化,本文基于全阶滑模控制方法,对受匹配干扰的多航天器系统进行研究。论文的主要研究内容如下:1.考虑匹配扰动下单航天器的姿态跟踪问题。为航天器姿态全局表述无奇异,利用四元数参数描述航天器姿态模型。基于全阶终端非奇异滑模技术,设计了一种连续的有限时间姿态控制律。定性地分析了控制参数对控制精度、响应速率、抖振的影响,以及与其他滑模控制算法的联系与区别。通过数值实例分别对方法有效性,控制参数影响,控制策略对比进行了仿真验证。2.在单航天器姿态控制的研究基础上,研究了无向图拓扑下航天器编队的姿态协同问题,编队内每个航天器的姿态由四元数参数描述。首先假设了领航者信息能够被所有跟随航天器直接获取,基于递次全阶终端滑模技术,提出了一种集中式的有限时间鲁棒姿态协同控制协议。为了减低多航天器系统的通讯负担,基于高阶滑模方法,提出了一种分布式有限时间观测器,结合观测器设计了分布式的姿态控制方案。3.为了避免观测器带来的计算负担与控制精度降低的问题,同时也为进一步降低通讯负担,研究了有向图下的多航天器编队系统的姿态协同控制问题。利用修正的罗德里格斯参数(MRP)姿态描述法,基于全阶终端滑模技术,提出了一种分布式的有限时间鲁棒姿态协同控制方案。仿真验证了控制协议在控制精度方面具有良好的性能。最后,归纳总结了本论文的主要研究成果,并对今后的工作进行了展望。

关键词：航天器编队姿态控制全阶滑模控制有限时间控制抖振抑制

不平衡故障两相静止坐标系下并网逆变器控制策略研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

不平衡故障两相静止坐标系下并网逆变器控制策略研究

作者：李朋哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

由于采用直驱结构,永磁同步风力发电系统实现了风力发电机与电网的完全解耦,与双馈风力发电系统相比其运行可靠性和发电效率得以提高。但是由于并网逆变器与电网直接相连,当电网电压发生不平衡故障时,负序分量的产生会导致逆变器输出电... 详细信息

由于采用直驱结构,永磁同步风力发电系统实现了风力发电机与电网的完全解耦,与双馈风力发电系统相比其运行可靠性和发电效率得以提高。但是由于并网逆变器与电网直接相连,当电网电压发生不平衡故障时,负序分量的产生会导致逆变器输出电流波形畸变以及功率波动。本文以电网电压不平衡故障时的并网逆变器为研究对象,在两相静止坐标系下提出了基于自适应观测器的相序分离方案、设计了相应的逆变器控制器、针对不同的控制目标计算了不同的电流指令值、并提出了协调控制策略以实现不同控制目标之间的灵活控制。在电网电压不平衡故障时,如何快速、准确的分离出其正、负序分量是逆变器控制的基础。本文首先基于对称分量理论对不平衡故障时的电网电压进行了分析;然后利用传统自适应观测器的数学模型,提出了改进的基于自适应观测器的相序分离方案;最后证明了观测器的收敛性。通过在PLECS中搭建模型并仿真,验证了所提相序分离方案能够快速、准确的对不平衡电网电压进行相序分离,而且在电网电压频率畸变以及相位突变故障时仍旧能够正常工作。在两相静止坐标系下,并网逆变器数学模型的两相之间没有耦合并严格对称,针对这一特性设计了电流内环全阶滑模控制器,对电流进行无差跟踪,并达到了非奇异、去抖振的目的。由于不需要旋转坐标变换、同步锁相以及前馈解耦等环节,简化了控制器设计。根据机侧与网侧变换器的功率关系,设计了基于机侧功率前馈的电压外环PI控制器,实现了机侧与网侧的协调控制,从而使电压外环动态响应速度变快。仿真结果表明控制策略能达到预期目的。不平衡电网电压的负序分量会导致并网逆变器输出电能质量变差。为了解决上述问题,设计了以瞬时功率平衡、电流谐波抑制、有功功率平衡以及无功功率平衡为控制目标的电流指令值,达到了4种不同的控制效果。针对上述控制目标的特点,提出功率-电流协调控制以及有功-无功协调控制策略。仿真结果表明不同的电流指令值均能达到预定的控制目标,而协调控制能够实现不同控制目标的协调、灵活控制,提高了逆变器输出电能的质量。为了验证所提控制策略的可行性以及有效性,在一台3k W永磁同步风力发电系统实验平台上进行了相关的实验研究。介绍了系统的硬件组成,并设计了基于TMS320F2812的DSP软件程序。在实验平台上完成了相序分离、并网逆变器控制、不同控制目标以及各目标之间协调控制的相关实验。实验结果与分析进一步验证了本文所提各项控制策略的正确性。

关键词：不平衡故障 PMSG 并网逆变器自适应观测器全阶滑模控制

应用于风电并网的VSC-HVDC输电系统控制策略研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

应用于风电并网的VSC-HVDC输电系统控制策略研究

作者：李杨曼哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

能源是人类生存的物质基础,然而随着全球经济的不断发展,能源危机的问题也越发严重。传统的能源因为储存有限、会造成大量污染等原因促使人类不断开发新的能源。风能作为可再生的清洁能源,其在全球范围内的储量丰富,近年来,我国风力发... 详细信息

能源是人类生存的物质基础,然而随着全球经济的不断发展,能源危机的问题也越发严重。传统的能源因为储存有限、会造成大量污染等原因促使人类不断开发新的能源。风能作为可再生的清洁能源,其在全球范围内的储量丰富,近年来,我国风力发电事业发展很快,但同时,电网针对风电并网提出了严格要求。因为柔性高压直流输电(VSC-HVDC)自身的技术优势,可以在一定程度上使风电场不受故障的影响,所以可以说是风电场理想的并网运行方式。本文首先分析了VSC-HVDC的系统结构和运行原理,根据VSC-HVDC控制系统结构,采用直接电流控制,并设计了相应的双环控制策略,针对比例积分(PI)控制系统是建立在dq坐标系下,d轴和q轴的电流会有交叉耦合,需要前馈解耦,使得控制系统变得复杂,因此,本文采用全阶滑模变结构控制方案,推导VSC-HVDC在αβ坐标系下的数学模型,对电流内环采用滑模控制。滑模变结构控制器的引入省去了解耦环节,使得算法的计算量大大减少,系统的动态特性也比传统PI控制更好。其次研究了受端换流站交流侧发生两类故障,一类是三相接地短路,此时只要解决了低电压穿越的问题,系统仍然可以采用传统控制;另一类是单相短路故障,系统除了会发生低电压穿越问题,还会有负序电压、负序电流的影响,若仍采用传统控制,系统功率会出现2倍频分量,传统的锁相环也会受到影响。针对电网要求联网运行的风电机组必须具有一定的故障穿越能力,本文着重研究当受端换流站出现电压跌落故障而使两端系统传输的有功功率不相等,造成直流母线电压升高的问题,提出了基于直流卸荷电路和储能系统的混合电路,并设计了VSC-HVDC系统与该电路的协调控制策略。将混合电路并联于VSCHVDC直流输电线路上电容器的两端,可以平衡系统两端功率,稳定直流电压。针对负序分量影响的问题,本文通过分析换流器在系统电网电压不平衡情况下的数学模型,研究了正、负序分量的实时检测方法,选择了基于T/4周期延时法的无锁相环电网电压基波正余弦信号产生器;针对单相短路故障时功率产生2次分量的问题,基于系统2倍频功率方程提出了一种基于滑模控制的功率补偿策略,通过向系统原矢量控制中引入不同的功率补偿值可以分别实现抑制瞬时功率2倍频、抑制有功功率2倍频、抑制无功功率2倍频或者抑制负序电流的控制目标。

关键词： VSC-HVDC 风力发电全阶滑模控制低电压穿越电网电压不平衡

不确定环境中水下蛇形机器人的曲线路径跟随鲁棒控制

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

不确定环境中水下蛇形机器人的曲线路径跟随鲁棒控制

作者：周俊芳天津大学

学位级别：硕士

水下蛇形机器人因其独特的多关节结构而具有多步态运动能力,与传统水下机器人相比其环境适应性更高,有希望成为新一代的水下机器人,开发丰富的海洋资源。水下蛇形机器人是一个欠驱动的高度非线性强耦合系统,并且在实际环境中存在洋流等... 详细信息

水下蛇形机器人因其独特的多关节结构而具有多步态运动能力,与传统水下机器人相比其环境适应性更高,有希望成为新一代的水下机器人,开发丰富的海洋资源。水下蛇形机器人是一个欠驱动的高度非线性强耦合系统,并且在实际环境中存在洋流等不确定的扰动,对其实现曲线路径跟随鲁棒控制具有很大的挑战性。因此,本文以二维水下蛇形机器人为研究对象,基于机器人的简化模型,结合模糊扩张状态观测器和全阶滑模控制技术设计了曲线路径跟随控制系统,本文的主要内容有:首先,建立了水下蛇形机器人的简化模型。水动力模型是水下蛇形机器人系统模型的重要组成部分。对文献中已有的水动力简化模型进行了改进,建立包含线性阻力、非线性阻力和附加质量力的水动力简化模型,在此基础上给出了水下蛇形机器人系统的简化模型。其次,针对现有关节角控制器依赖模型信息且抗扰能力差的问题,基于模糊扩张状态观测器设计了关节角自抗扰控制器。利用模糊扩张状态观测器将系统的总扰动进行估计并设计控制量进行补偿。同时,利用模糊扩张状态观测器智能地调节观测器带宽,有效抑制了传统扩张状态观测器中的峰值现象。通过稳定性分析证明了闭环系统跟踪误差的有界性,仿真验证了所设计的控制器的有效性。最后,针对现有曲线路径跟随控制算法中存在前向速度容易受扰动影响的问题,设计了一种带有前向速度全阶滑模控制器的水下蛇形机器人曲线路径跟随鲁棒控制系统。利用扩张状态观测器将非仿射非线性的前向速度系统转化为含未知非线性的仿射系统,并结合全阶滑模控制技术设计了控制器。对现有曲线路径跟随控制器进行了改进,并基于关节角自抗扰控制器和前向速度全阶滑模控制器完成整个鲁棒控制系统的设计。通过李雅普诺夫方法分析了控制系统的稳定性,仿真验证了所设计的曲线路径跟随控制系统的鲁棒性。

关键词：水下蛇形机器人曲线路径跟随控制模糊扩张状态观测器全阶滑模控制关节角控制前向速度控制

气动肌肉驱动7自由度仿生机械臂的类人运动控制研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

气动肌肉驱动7自由度仿生机械臂的类人运动控制研究

作者：裴梦瑶北京工业大学

学位级别：硕士

下一代机器人是能够与作业环境、人和其它机器人共存协作并自主适应复杂动态环境的共融机器人(Coexisting-Cooperative-Cognitive Robots,Tri-Co Robots)。为了实现与人的密切协同和高效配合,共融机器人不仅要具有类人的运动学结构,而... 详细信息

下一代机器人是能够与作业环境、人和其它机器人共存协作并自主适应复杂动态环境的共融机器人(Coexisting-Cooperative-Cognitive Robots,Tri-Co Robots)。为了实现与人的密切协同和高效配合,共融机器人不仅要具有类人的运动学结构,而且要具有类人的运动形态。作为一种具有类似人体肌肉驱动特性的新型柔性驱动器,气动人工肌肉(Pneumatic Artificial Muscle,PAM)在共融机器人的研究和应用中具有十分重要的价值。本文针对气动人工肌肉驱动七自由度仿生机械臂的类人运动控制问题,主要开展如下的研究工作:(1)气动肌肉驱动七自由度仿生机械臂的运动学和动力学建模本文研究的七自由度仿生机械臂采用气动肌肉拮抗驱动方式,并且具有与人体手臂相同的运动学模型和关节运动范围。首先,采用DH(Denavit-Hartenberg)方法建立该机械臂的运动学模型,并利用MATLAB机器人工具箱验证正运动学模型的准确性;然后,采用几何—解析方法建立该机械臂的逆运动学模型;最后,根据牛顿—欧拉(Newton-Euler)方法建立了该机械臂的动力学模型。(2)气动肌肉拮抗驱动单关节的类人运动控制气动肌肉驱动的仿生单关节是一个高度非线性系统,且容易受到气动肌肉的模型不确定性及系统外部扰动的影响。针对该关节系统符合Logistic方程的类人运动控制问题。首先,采用于海涛等提出的气动人工肌肉静态数学模型,建立该关节系统动力学模型的状态空间表达式;其次,将系统模型的不精确部分和外部扰动视为系统的总扰动,设计扩张状态观测器对系统的总扰动进行实时观测和消除,设计全阶滑模控制器实现该单关节系统的类人运动控制。实验研究表明,本文提出的算法可以很好地实现该仿生单关节系统的类人运动控制,系统具有良好的稳定性和鲁棒性。(3)气动肌肉驱动七自由度仿生机械臂的类人运动控制气动肌肉驱动的七自由度仿生机械臂是一个具有更高非线性特性的多输入多输出系统。在仿生单关节系统类人运动控制的基础上,本文进一步研究该机械臂系统符合Logistic方程的类人运动控制问题。首先,根据作业任务确定机械臂在工作空间中的运动轨迹和目标位姿,通过逆运动学求解机械臂七个关节的目标角度;其次,应用前述单关节运动控制算法,结合计算转矩控制,实现该七自由度机械臂的类人运动控制。实验研究表明,相比于传统的计算转矩控制方案而言,本文提出的算法具有更好的运动控制稳定性和鲁棒性。

关键词：气动人工肌肉类人运动控制全阶滑模控制扩张状态观测器计算转矩控制

Distributed Full-Order Sliding Mode Control for Finite-Time Attitude Synchronization and Tracking of Spacecraft

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

Distributed Full-Order Sliding Mode Control for Finite-Time ...

作者： Nsubuga Latifu 北京理工大学

学位级别：硕士

多航天器姿态控制系统受个别故障的影响较小,并且能够高效且廉价地完成任务,使得廉价航天器得以发展。这些系统具有鲁棒性,高效性,可靠性以及降低的通信成本等特性。凭借这些极具吸引力的特点,航天器同步控制已经在空间成像,空间探索,... 详细信息

多航天器姿态控制系统受个别故障的影响较小,并且能够高效且廉价地完成任务,使得廉价航天器得以发展。这些系统具有鲁棒性,高效性,可靠性以及降低的通信成本等特性。凭借这些极具吸引力的特点,航天器同步控制已经在空间成像,空间探索,卫星监视,地形测绘和干涉测量等领域得到应用。本文研究当虚拟领航者的时变参考姿态仅对一组成员的子集可用、跟随者交互拓扑为加权无向连通图时航天器的有限时间同步姿态跟踪问题,其中航天器姿态系统采用修正的罗德里格斯参数（MRPs）模型。本文重点研究了多航天器的分布式有限时间姿态同步跟踪的全阶滑膜控制方法,以实现高精度的姿态跟踪和同步性能,提出的全阶滑模面由两层滑模面组成,快速非奇异终端滑模面为内层,终端滑模面为外层。基于该全阶滑模面,提出了实现对虚拟领航者参考轨迹姿态同步跟踪的两种分布式有限时间控制律:1)针对多航天器系统动力学模型中惯性矩阵固定并且外部干扰的一阶导数上限已知的情况,提出了一种分布式全阶滑模控制律;2)针对多航天器系统动力学模型中惯性矩阵具有参数不确定性并且外部干扰的一阶导数上限未知的情况,提出了一种自适应分布式全阶滑模控制律。所提出的控制律均是连续的,因为它们是通过不连续项的积分获得的,并且保证姿态误差在有限时间内收敛至原点周围区域。为了确保闭环系统的有限时间稳定性,采用李雅普诺夫定理的有限时间稳定性进行证明。最后,对所提出的两种控制方法均进行了数值仿真验证。为了评估所提出的控制律的性能,将其与已有的基于快速非奇异终端滑模控制进行比较,仿真结果验证了本文所提出的控制律在收敛速度和控制精度方面的优势。

关键词：姿态协同跟踪有限时间控制分布式控制全阶滑模控制自适应控制一致性算法