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基于理想误差动态的逆变器重复控制

基于理想误差动态的逆变器重复控制

作者：魏中磊浙江工业大学

学位级别：硕士

逆变技术是不间断供电电源、光伏发电等电源系统的核心技术。输出波形质量是逆变器重要的性能指标之一。逆变器系统中参考信号均为周期信号,扰动大多也具有周期性,控制策略是消除逆变器输出波形畸变的重要方法。重复控制在已知周期的周... 详细信息

逆变技术是不间断供电电源、光伏发电等电源系统的核心技术。输出波形质量是逆变器重要的性能指标之一。逆变器系统中参考信号均为周期信号,扰动大多也具有周期性,控制策略是消除逆变器输出波形畸变的重要方法。重复控制在已知周期的周期参考信号跟踪,以及抑制周期扰动方面具有独特的优势。本文主要研究逆变器的重复控制器设计,采用理想误差动态的方法,设计重复控制器,消除输出波形畸变。讨论了逆变系统中体现控制性能的绝对吸引层和稳态误差带。本文的主要工作内容如下:1.首先建立了逆变器系统的数学模型,分析得到逆变器系统的传递函数模型、状态空间模型和差分方程模型。2.介绍了重复控制器在频域内的设计原理。重复控制器的基本结构主要包括周期信号发生器、补偿器和周期延迟环节,对重复控制系统的稳定性进行了分析。3.给出了理想误差动态的含义,针对逆变器系统设计了基于理想误差动态的反馈控制器,并给出了用于刻画系统性能的绝对吸引层和稳态误差带的估计。4.结合重复控制原理和理想误差动态方法,设计了基于理想误差动态的重复控制器。设计的重复控制器,改善了控制品质。对改进后系统的绝对吸引层和稳态误差带的估计进行了详细的分析。5.采用TMS320F2812作为核心控制器,对逆变器统进行软硬件设计,构建了逆变器的实验平台,完成了实验的调试和控制算法的验证。

关键词：逆变器理想误差动态重复控制 DSP

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离散时间重复控制的理想误差动态设计方法

离散时间重复控制的理想误差动态设计方法

第24届中国控制与决策会议

作者：孙明轩邬玲伟浙江工业大学信息工程学院

针对单输入单输出离散时间系统,以一种基本的离散吸引律构造理想误差动态,并基于理想误差动态设计离散重复控制器理想误差动态中"嵌入"干扰抑制手段,完全抑制周期扰动带来的影响,以提高跟踪性能文中分别推导了理想误差动态的绝对吸引层... 详细信息

针对单输入单输出离散时间系统,以一种基本的离散吸引律构造理想误差动态,并基于理想误差动态设计离散重复控制器理想误差动态中"嵌入"干扰抑制手段,完全抑制周期扰动带来的影响,以提高跟踪性能文中分别推导了理想误差动态的绝对吸引层、同号单调吸引层和稳态误差带的边界,用于刻画在不同控制器参数下闭环系统的跟踪性能数值仿真验证了所提出控制方法的有效性.

关键词：吸引律理想误差动态收敛性重复控制离散时间系统

来源： cnki会议评论

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基于理想积分误差动态的直线伺服系统设计

基于理想积分误差动态的直线伺服系统设计

第24届中国控制与决策会议

作者：孙红伟孙明轩浙江工业大学信息工程学院

针对直线伺服系统,提出一种基于理想积分误差动态的控制器设计方法,讨论未考虑干扰补偿与加入干扰补偿两种情形文中分析两种情形下的系统控制性能.通过数字仿真和实验验证了所提出的理想积分误差动态控制方法的有效性.

关键词：永磁同步直线电机理想误差动态积分吸引律

来源： cnki会议评论

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基于死区吸引律的离散重复控制

控制与决策 2015年第6期30卷 977-984页

作者：邬玲伟孙明轩胡轶浙江工业大学信息工程学院杭州310023

针对周期参考信号下的不确定离散时间系统,提出一种离散重复控制方法,利用死区函数设计新型的吸引律,将干扰补偿、抑制措施"嵌入"吸引律,构造理想误差动态,并基于此导出重复控制器.为了进行具体的控制器参数整定和表征闭环系统的误差动... 详细信息

针对周期参考信号下的不确定离散时间系统,提出一种离散重复控制方法,利用死区函数设计新型的吸引律,将干扰补偿、抑制措施"嵌入"吸引律,构造理想误差动态,并基于此导出重复控制器.为了进行具体的控制器参数整定和表征闭环系统的误差动态行为,推导出了稳态误差带、单调减区域和绝对吸引层边界的表达式.所设计的离敞重复控制器能够完全抑制周期对称干扰信号,控制器设计方法也适用于常值调节问题的定位控制.数值仿真及在电机伺服系统上的实验结果验证了所提出控制方法的有效性.

关键词：离散时间系统死区函数重复控制理想误差动态

采用干扰差分补偿的无切换吸引离散时间控制方法

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控制与决策 2020年第6期35卷 1512-1518页

作者：孙明轩胡志云李威李鹤浙江工业大学信息工程学院杭州310023

提出一种基于无切换吸引律的离散控制器设计方法,将干扰差分补偿措施嵌入吸引律中构建理想误差动态,依据理想误差动态推导离散时间控制器.所提控制方案既回避了抖振,也能够有效抑制干扰.给出稳态误差带、绝对吸引层、单调减区间和跟踪... 详细信息

提出一种基于无切换吸引律的离散控制器设计方法,将干扰差分补偿措施嵌入吸引律中构建理想误差动态,依据理想误差动态推导离散时间控制器.所提控制方案既回避了抖振,也能够有效抑制干扰.给出稳态误差带、绝对吸引层、单调减区间和跟踪误差首次进入稳态误差带的最多步数的具体表达式,用以刻画系统跟踪误差瞬态、稳态性能,并指导控制器参数整定.数值仿真与实验结果验证了所提出方法的有效性.

关键词：抖振无切换吸引律参数整定干扰差分理想误差动态离散时间系统

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无抖振离散重复控制器的设计与实现

控制理论与应用 2015年第4期32卷 554-560页

作者：邬玲伟孙明轩浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310023

针对周期参考/干扰信号下的不确定离散时间系统,提出一种基于吸引律的重复控制方法,在吸引律中"嵌入"干扰抑制措施,构造理想误差动态,并基于此设计重复控制器.文中推导出单调减区域、绝对吸引层和稳态误差带边界的表达式,用于整定控制... 详细信息

针对周期参考/干扰信号下的不确定离散时间系统,提出一种基于吸引律的重复控制方法,在吸引律中"嵌入"干扰抑制措施,构造理想误差动态,并基于此设计重复控制器.文中推导出单调减区域、绝对吸引层和稳态误差带边界的表达式,用于整定控制器参数和表征闭环系统的跟踪性能,并给出了跟踪误差在无干扰时收敛于原点及在干扰存在时收敛进入稳态误差带内所需最多步数的表达式.设计的重复控制器不仅能够完全抑制周期干扰信号,而且可以消除系统抖振.在电机实验装置上的应用结果表明了所提出控制方法的有效性.

关键词：重复控制无抖振理想误差动态离散时间系统

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基于椭圆吸引律的离散重复控制

控制与决策 2020年第4期35卷 1009-1016页

作者：胡轶胡志云孙明轩浙江工业大学信息工程学院杭州310023

针对离散时间系统的周期轨迹跟踪问题,提出一种基于椭圆吸引律的离散重复控制方法.该方法能有效减小抖振,并通过扰动扩张状态观测技术对系统的未知扰动进行有效抑制,采用重复控制技术对系统中存在的周期扰动完全消除.为了刻画系统误差... 详细信息

针对离散时间系统的周期轨迹跟踪问题,提出一种基于椭圆吸引律的离散重复控制方法.该方法能有效减小抖振,并通过扰动扩张状态观测技术对系统的未知扰动进行有效抑制,采用重复控制技术对系统中存在的周期扰动完全消除.为了刻画系统误差动态性能,推导出单调减区域、绝对吸引层、稳态误差带的表达式以及系统跟踪误差进入稳态误差带的最大步长.通过数值仿真与直线伺服电机实验,验证所提出控制方法的有效性.

关键词：抖振无切换吸引律参数整定干扰差分理想误差动态离散时间系统

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永磁同步电机控制的干扰补偿方法研究

永磁同步电机控制的干扰补偿方法研究

作者：李旺浙江工业大学

学位级别：硕士

永磁同步电机具有结构简单、体积小、响应速度快、可靠性高以及效率高等特点,因此被广泛应用于数控机床、检测设备、机械包装以及激光加工等伺服控制系统。但在实际控制过程中,负载干扰、未建模动态等外部和内部干扰会对永磁同步电机的... 详细信息

永磁同步电机具有结构简单、体积小、响应速度快、可靠性高以及效率高等特点,因此被广泛应用于数控机床、检测设备、机械包装以及激光加工等伺服控制系统。但在实际控制过程中,负载干扰、未建模动态等外部和内部干扰会对永磁同步电机的带来影响,从而无法实现高精度控制。本文基于幂次吸引律、双幂次吸引律和无切换吸引律,探讨能够抑制永磁同步电机扰动的方法,设计相应的离散控制器,并在永磁同步电机实验平台上完成跟踪控制实验。本文研究的主要内容如下:(1)针对含有扰动的系统,无法依据吸引律直接设计控制器的问题,将干扰抑制措施分别植入幂次吸引律、双幂次吸引律和无切换吸引律,构造理想误差动态,并基于理想误差动态设计离散控制器。为刻画系统跟踪性能和整定控制器参数,给出三种吸引律的四个性能指标,包括单调递减区、绝对吸引层、稳态误差带以及系统跟踪误差第一次进入稳态误差带的最大步数,数值仿真验证四个指标的准确性。(2)为了提高系统的控制性能,将系统输出的扰动作用扩张成新的变量,设计一种扰动观测器对等效扰动进行估计,将观测值用于设计扰动抑制措施,从而设计具有等效扰动补偿的离散控制器。实验表明扰动观测器能够有效估计等效扰动,采用等效扰动补偿的离散控制器可以提高系统的控制精度。(3)针对具体的参考信号,如方波、三角波和S曲线,采用不同的干扰差分,形成不同的干扰抑制措施,并将其“嵌入”幂次吸引律中,从而设计出离散控制器。数值仿真和实验均表明:这样设计的离散控制器能够完成具体参考信号的跟踪控制任务,并且具有较高的控制精度,验证了不同干扰差分策略的有效性。(4)针对有周期扰动存在的控制系统,将吸引律方法和重复控制技术相结合,设计出离散重复控制器。通过数值仿真,结果表明:与反馈控制器相比,重复控制器除第一周期外,能够完全消除周期扰动的影响。(5)基于永磁同步直线/旋转电机、ELMO伺服驱动器和DSP2812开发板搭建实验平台,将实验平台简化为二阶离散模型,并给出具体的模型参数。在实验平台中完成反馈控制器、采用等效扰动补偿的反馈控制器、重复控制器、采用等效扰动补偿的重复控制器以及不同干扰差分补偿的离散控制器的跟踪实验,验证了扰动观测器、干扰差分策略和重复控制器能有效抑制扰动,提高系统的控制性能。

关键词：理想误差动态扰动观测器干扰差分重复控制永磁同步电机

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离散时间系统控制器设计的吸引律方法与实现

离散时间系统控制器设计的吸引律方法与实现

作者：胡志云浙江工业大学

学位级别：硕士

作为现代工业生产的重要设备之一,交流伺服系统具有稳定性强、精度高和快速性好等特点,但参数摄动和外部干扰会对控制性能带来不利影响。实际系统中常用的滑模控制技术能够抑制满足匹配条件的外部干扰,从而提高系统控制性能。在此基础上... 详细信息

作为现代工业生产的重要设备之一,交流伺服系统具有稳定性强、精度高和快速性好等特点,但参数摄动和外部干扰会对控制性能带来不利影响。实际系统中常用的滑模控制技术能够抑制满足匹配条件的外部干扰,从而提高系统控制性能。在此基础上,论文研究适用于位置伺服系统的离散控制器设计方法,实现对重复轨迹的精确跟踪以及外部干扰的有效抑制,进而提高伺服电机控制性能。论文的主要工作包括以下方面:1.提出无切换吸引律避免系统抖振,并将干扰抑制措施嵌入吸引律中构建理想误差动态,同时设计离散控制器用于完成跟踪任务。推导跟踪误差的单调减区间、绝对吸引层、稳态误差带以及收敛步数等性能指标的具体表达式,用于刻画系统的瞬态和稳态性能以及整定控制器的参数。数值仿真验证了所提方法的有效性以及性能指标表达式的准确性。2.采用以跟踪误差为变量的偶函数代替吸引律中的比例系数,构建参数自整定的无切换吸引律,包括无切换变速吸引律和无切换快速吸引律。构建理想误差动态和设计离散控制器,并推导用于描述系统跟踪性能的具体指标表达式,并在此基础上进行控制器参数整定。数值仿真验证了所提方法的有效性和性能指标表达式的准确性。3.提出增强切换吸引律,采用参数自整定的非线性函数优化指数吸引律中的常数项系数。与无切换吸引律相比,该方法能够在提高跟踪误差收敛速度的同时,抑制控制器抖振并提高系统的稳态精度。推导能够表征系统跟踪性能的具体指标表达式,并与指数趋近律进行对比。数值仿真验证了所提方法的有效性和性能指标表达式的准确性。4.针对实际控制系统中的未知扰动问题,在反馈控制的基础上改进干扰抑制措施,提出干扰差分补偿策略。依据参考轨迹的具体形式选择相应的干扰补偿,实现对指定轨迹的精确跟踪。此外,针对控制系统中的周期扰动,采用重复控制技术设计基于吸引律的离散重复控制器,消除周期扰动的影响,提高系统的稳态跟踪精度。数值仿真验证了所提方法的有效性。5.在永磁同步电机平台上完成所提几种吸引律的实验验证。实验结果表明:(1)采用干扰差分补偿策略的控制器能够实现对指定轨迹的精确跟踪;(2)相比于反馈控制器,重复控制器能够更好的抑制周期扰动;(3)相比于趋近律方法,所提吸引律方法能够保证系统具有更好的瞬态和稳态性能;(4)相同控制器参数下,增强切换吸引律能够提高系统的瞬态响应速度。

关键词：离散时间控制器无切换吸引律理想误差动态重复控制永磁同步电机