针对外界扰动情况下的光伏并网模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,MPDPC)系统中存在系统抖振、功率跟踪速度慢、并网电流总谐波失真率较高等问题,提出一种改进分数阶滑模电压控制器,该策略在直流侧母线电压...针对外界扰动情况下的光伏并网模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,MPDPC)系统中存在系统抖振、功率跟踪速度慢、并网电流总谐波失真率较高等问题,提出一种改进分数阶滑模电压控制器,该策略在直流侧母线电压外环采用了分数阶微积分理论.首先,构造分数阶非奇异快速终端滑模面函数,削弱系统抖振,提高系统动态性能;然后,构造分数阶双幂次指数趋近律,引入加权积分型增益和饱和函数,有效避免系统在非滑动模态阶段时切换增益的增大,提高系统控制精度;最后,设计新型分数阶电压环控制器并运用于光伏并网系统中.研究结果表明,改进后的分数阶滑模电压控制器能够满足光伏并网MPDPC系统的各项基本需求,抑制系统抖振,提高功率跟踪性能,降低并网电流总谐波失真率,有效解决可再生能源和公共电网电能转化的关键难题,对光伏并网系统高性能控制的理论研究具有重要意义.展开更多
针对观测器估计精度偏低及高速列车系统的强耦合、受外界扰动、参数时变等问题,提出一种基于补偿函数观测器的分数阶非奇异快速终端滑模控制算法(Compensating Function Observer-Fractional Order Non-singular Fast Terminal Sliding ...针对观测器估计精度偏低及高速列车系统的强耦合、受外界扰动、参数时变等问题,提出一种基于补偿函数观测器的分数阶非奇异快速终端滑模控制算法(Compensating Function Observer-Fractional Order Non-singular Fast Terminal Sliding Mode Control,CFO-FONFTSMC),以提高高速列车速度控制的鲁棒性和控制精度.首先,建立高速列车纵向多质点动力学模型,设计高精度的补偿函数观测器对系统的总扰动进行实时估计并补偿;然后,设计一种带状态负指数控制律的分数阶非奇异快速终端滑模控制算法,用于对列车的运行曲线进行跟踪控制,并通过李雅普诺夫稳定性理论证明系统在有限时间内的收敛性;最后,以CRH3型高速列车参数和合肥站-蚌埠南站的实际线路为实例,分别跟踪理想运行曲线和节能优化运行曲线进行实验验证.仿真结果表明:所提算法跟踪理想运行速度曲线的平均误差为0.01377 km/h,跟踪带干扰的节能优化运行速度曲线的平均误差为0.0364 km/h,相较于基于扩张状态观测器的滑模和非奇异快速终端滑模控制方法,所提方法具有最小的跟踪误差和更高的跟踪精度,验证了其有效性和可行性,可为列车速度跟踪控制领域的研究提供参考.展开更多
将二重积分滑模DISM(double integral sliding-mode)控制器引入到四开关Watkins-Johnson(WJ)变换器的控制策略中,能够提高变换器在双极性电压输出、宽阻感负载工况下的稳定性,但其控制器的直接应用存在状态变量无法测量,需要使用2个电...将二重积分滑模DISM(double integral sliding-mode)控制器引入到四开关Watkins-Johnson(WJ)变换器的控制策略中,能够提高变换器在双极性电压输出、宽阻感负载工况下的稳定性,但其控制器的直接应用存在状态变量无法测量,需要使用2个电流传感器、1个电压传感器的问题。针对该问题,利用非线性电阻近似代替变换器的输出负载阻抗,建立了适合滑模变结构控制的大信号降阶模型,并在此基础上设计了1种改进型的减状态DISM控制器。该改进型控制器利用滑模系数的匹配,消除了等效非线性电阻的影响,从而避免了状态变量无法直接测量、使用电压与电流传感器数量较多的问题。仿真与实验结果表明:减状态DISM控制器仅需使用1个电压传感器,就能使变换器稳定工作在双极性电压输出和宽阻感负载的工况,其输出动态响应性能受工作点变化的影响较小,具有较强的控制性能。展开更多
文摘针对外界扰动情况下的光伏并网模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,MPDPC)系统中存在系统抖振、功率跟踪速度慢、并网电流总谐波失真率较高等问题,提出一种改进分数阶滑模电压控制器,该策略在直流侧母线电压外环采用了分数阶微积分理论.首先,构造分数阶非奇异快速终端滑模面函数,削弱系统抖振,提高系统动态性能;然后,构造分数阶双幂次指数趋近律,引入加权积分型增益和饱和函数,有效避免系统在非滑动模态阶段时切换增益的增大,提高系统控制精度;最后,设计新型分数阶电压环控制器并运用于光伏并网系统中.研究结果表明,改进后的分数阶滑模电压控制器能够满足光伏并网MPDPC系统的各项基本需求,抑制系统抖振,提高功率跟踪性能,降低并网电流总谐波失真率,有效解决可再生能源和公共电网电能转化的关键难题,对光伏并网系统高性能控制的理论研究具有重要意义.
文摘针对观测器估计精度偏低及高速列车系统的强耦合、受外界扰动、参数时变等问题,提出一种基于补偿函数观测器的分数阶非奇异快速终端滑模控制算法(Compensating Function Observer-Fractional Order Non-singular Fast Terminal Sliding Mode Control,CFO-FONFTSMC),以提高高速列车速度控制的鲁棒性和控制精度.首先,建立高速列车纵向多质点动力学模型,设计高精度的补偿函数观测器对系统的总扰动进行实时估计并补偿;然后,设计一种带状态负指数控制律的分数阶非奇异快速终端滑模控制算法,用于对列车的运行曲线进行跟踪控制,并通过李雅普诺夫稳定性理论证明系统在有限时间内的收敛性;最后,以CRH3型高速列车参数和合肥站-蚌埠南站的实际线路为实例,分别跟踪理想运行曲线和节能优化运行曲线进行实验验证.仿真结果表明:所提算法跟踪理想运行速度曲线的平均误差为0.01377 km/h,跟踪带干扰的节能优化运行速度曲线的平均误差为0.0364 km/h,相较于基于扩张状态观测器的滑模和非奇异快速终端滑模控制方法,所提方法具有最小的跟踪误差和更高的跟踪精度,验证了其有效性和可行性,可为列车速度跟踪控制领域的研究提供参考.
文摘将二重积分滑模DISM(double integral sliding-mode)控制器引入到四开关Watkins-Johnson(WJ)变换器的控制策略中,能够提高变换器在双极性电压输出、宽阻感负载工况下的稳定性,但其控制器的直接应用存在状态变量无法测量,需要使用2个电流传感器、1个电压传感器的问题。针对该问题,利用非线性电阻近似代替变换器的输出负载阻抗,建立了适合滑模变结构控制的大信号降阶模型,并在此基础上设计了1种改进型的减状态DISM控制器。该改进型控制器利用滑模系数的匹配,消除了等效非线性电阻的影响,从而避免了状态变量无法直接测量、使用电压与电流传感器数量较多的问题。仿真与实验结果表明:减状态DISM控制器仅需使用1个电压传感器,就能使变换器稳定工作在双极性电压输出和宽阻感负载的工况,其输出动态响应性能受工作点变化的影响较小,具有较强的控制性能。
