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基于比例谐振内模扩张状态观测器的PMLSM推力波动抑制策略 被引量:3
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作者 张国强 赵新茹 +2 位作者 张恒 王高林 徐殿国 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期2449-2458,共10页
定位力是永磁同步直线电机(PMLSM)产生推力波动的主要原因,导致振动和噪声,恶化驱动系统运行性能。针对这一问题,该文提出一种基于比例谐振内模扩张状态观测器(PR-IMESO)的PMLSM推力波动抑制策略以提高系统控制精度和运行性能。首先,对P... 定位力是永磁同步直线电机(PMLSM)产生推力波动的主要原因,导致振动和噪声,恶化驱动系统运行性能。针对这一问题,该文提出一种基于比例谐振内模扩张状态观测器(PR-IMESO)的PMLSM推力波动抑制策略以提高系统控制精度和运行性能。首先,对PMLSM推力波动进行建模与分析,针对推力波动中占比较大的定位力分量,根据内模原理研究考虑定位力模型的内模扩张状态观测器(IMESO),并在观测器中引入谐振项以加强对二次脉动定位力的抑制。所提出抑制策略对PMLSM定位力具有良好的观测及补偿能力,还可对其余未建模的复杂动子推力波动进行抑制,具有较好的推力波动整体抑制效果。最后,在一台750 W的PMLSM实验平台上验证所提出抑制策略的有效性。 展开更多
关键词 永磁同步直线电机 定位力 比例谐振内模扩张状态观测器 推力波动抑制
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基于比例谐振扩张状态观测器的周期扰动抑制方法
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作者 段倩文 朱进聪 +3 位作者 孙杭 邓久强 毛耀 包启亮 《指挥与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期569-576,共8页
由于逆变器非线性及绕组非对称性,双三相同步电机驱动系统含有大量周期扰动。其以谐波电流的形式存在于定子绕组中,引起电流失真及系统损耗。针对该问题,提出基于比例谐振扩张状态观测器的谐波抑制方法。叠加比例谐振模块的扩张状态观... 由于逆变器非线性及绕组非对称性,双三相同步电机驱动系统含有大量周期扰动。其以谐波电流的形式存在于定子绕组中,引起电流失真及系统损耗。针对该问题,提出基于比例谐振扩张状态观测器的谐波抑制方法。叠加比例谐振模块的扩张状态观测器除观测总扰动外,旨在放大谐波电流幅值;针对改善后的被控对象,引入模型预测电流控制提升系统动态响应特性。实验结果表明该方法可有效降低系统损耗,提升电流正弦度。 展开更多
关键词 周期扰动抑制 双三相同步电机 比例谐振扩张状态观测器 模型预测电流控制
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基于锁相环型扩张状态观测器的双惯量弹性伺服系统机械谐振抑制方法 被引量:2
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作者 吴春 王超 +1 位作者 郑露华 南余荣 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期5680-5691,共12页
针对双惯量弹性伺服系统存在的机械谐振问题,提出一种基于锁相环型扩张状态观测器(PLL-ESO)的机械谐振抑制策略。与常规ESO相比,PLL-ESO方法在相同的极点配置情况下具有更高带宽和更大相位裕度,有助于提高机械谐振的抑制动态特性和稳定... 针对双惯量弹性伺服系统存在的机械谐振问题,提出一种基于锁相环型扩张状态观测器(PLL-ESO)的机械谐振抑制策略。与常规ESO相比,PLL-ESO方法在相同的极点配置情况下具有更高带宽和更大相位裕度,有助于提高机械谐振的抑制动态特性和稳定性。实验结果表明,所提PLL-ESO方法可以有效地抑制机械谐振,且相比陷波滤波器和常规ESO方法具有更快的谐振抑制速度和更高的抑制精度。同时,实验还对观测器无阻尼固有频率和系统参数鲁棒性进行了分析,验证了PLL-ESO在宽无阻尼固有频率范围内都能抑制机械谐振,且输入参数摄动会影响谐振抑制的快速性和稳态精度。 展开更多
关键词 双惯量弹性伺服系统 机械谐振 锁相环型扩张状态观测器(PLL-ESO) 谐振频率
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内模控制框架下时延系统扩张状态观测器参数整定 被引量:11
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作者 徐琦 孙明玮 +1 位作者 陈增强 张德贤 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1641-1645,共5页
作为一种有效的控制设计方法,自抗扰控制研究获得了广泛关注,然而针对自抗扰控制器的参数整定方法则相对较少.本文针对一阶惯性加延迟系统,将线性自抗扰控制转化为内模控制结构,导出了其中控制器、滤波器、乘性不确定性、互补灵敏度函... 作为一种有效的控制设计方法,自抗扰控制研究获得了广泛关注,然而针对自抗扰控制器的参数整定方法则相对较少.本文针对一阶惯性加延迟系统,将线性自抗扰控制转化为内模控制结构,导出了其中控制器、滤波器、乘性不确定性、互补灵敏度函数的对应表达式,随后,利用频域鲁棒稳定性判据,分析了自抗扰控制器核心——扩张状态观测器的参数对闭环系统稳定性的影响.基于该分析,总结出一阶惯性加延迟系统扩张状态观测器的两条参数整定准则.数值仿真结果验证了该整定准则的有效性. 展开更多
关键词 自抗扰控制 扩张状态观测器 内模控制 时延 稳定性
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基于新型串联内模扩张状态观测器的PMSM齿槽转矩补偿控制方法 被引量:3
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作者 付兴贺 顾胜东 +3 位作者 何航 付春雨 董婷 王炤恒 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第23期8729-8739,共11页
为了降低齿槽转矩对永磁同步电机伺服系统控制性能的影响,提出一种串联内模扩张状态观测器,以实现更准确的齿槽转矩观测和扰动补偿控制。通过齿槽转矩建模和观测器幅频特性分析,指出常规观测器存在周期性扰动观测性能差、低频扰动放大... 为了降低齿槽转矩对永磁同步电机伺服系统控制性能的影响,提出一种串联内模扩张状态观测器,以实现更准确的齿槽转矩观测和扰动补偿控制。通过齿槽转矩建模和观测器幅频特性分析,指出常规观测器存在周期性扰动观测性能差、低频扰动放大、系统阶次过高以及带宽要求严格等问题。针对所提出的观测器串联式结构,开展理论推导、仿真计算、实验验证以及对比分析工作,证明了扩张状态观测器估计低频扰动、内模观测器估计齿槽转矩的串联形式具有更好的扰动观测效果。将所提观测器应用于永磁同步电机伺服控制系统,系统转速波动和跟踪误差降低了约40%,观测器带宽要求降低了约60%。同时,系统算法的稳定性和抗低频扰动的能力得到了增强。 展开更多
关键词 永磁同步电机 齿槽转矩 内模观测器 扩张状态观测器 带宽
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电源状态变化下的伺服系统比例谐振优化控制设计
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作者 孙睿豪 李朋 +2 位作者 李晓林 高智刚 郭建国 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第3期98-108,共11页
提出一种参数自适应的模糊准比例谐振控制方法,以解决系统供电电源与伺服机构之间的耦合影响问题。首先,从全局角度建立包含锂电池电源和伺服机构的完整伺服系统数学模型,将电池荷电状态(SOC)作为耦合变量,通过设计扩展卡尔曼状态观测... 提出一种参数自适应的模糊准比例谐振控制方法,以解决系统供电电源与伺服机构之间的耦合影响问题。首先,从全局角度建立包含锂电池电源和伺服机构的完整伺服系统数学模型,将电池荷电状态(SOC)作为耦合变量,通过设计扩展卡尔曼状态观测器得到准确的SOC变化趋势。其次,针对控制需求,改进比例谐振控制为准比例谐振控制,实现对交、直流指令信号的无差别稳定跟踪。再次,将SOC及误差变化作为模糊变量设计模糊改进准比例谐振控制,实现控制参数的自适应调整。最后,仿真表明,在SOC变化条件下,所提出方法较传统控制方法在时域和频域均具有更优的控制性能,提升约50%;对SOC以及温度变化下具有更强的鲁棒性,抑制效果提升约70%;同时对脉冲和周期性扰动表现出更好的抗干扰能力,控制误差降低约80%。 展开更多
关键词 比例谐振控制 伺服系统 荷电状态 扩展卡尔曼观测器 模糊控制
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永磁同步电动机驱动系统不对中故障的谐振自抗扰控制
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作者 吴朗 李生权 +2 位作者 罗琳 李喆 李娟 《江苏大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期458-464,489,共8页
针对永磁同步电动机(PMSM)系统转子不对中故障引起的转速波动,提出一种具有基于集成正弦扰动模型的谐振扩张状态观测器的谐振自抗扰控制(RADRC)策略.首先,利用转子不对中故障系统数学模型分析电动机受正弦干扰的故障形式,建立故障状态... 针对永磁同步电动机(PMSM)系统转子不对中故障引起的转速波动,提出一种具有基于集成正弦扰动模型的谐振扩张状态观测器的谐振自抗扰控制(RADRC)策略.首先,利用转子不对中故障系统数学模型分析电动机受正弦干扰的故障形式,建立故障状态下的机电耦合模型.其次,将控制系统中速度环采用的比例积分(PI)控制器替换成自抗扰控制器,以提高电动机系统的响应速度与稳态性能.然后,根据电动机所受正弦干扰对谐振扩张状态观测器进行优化设计,并利用前馈补偿减小不对中故障对系统性能的影响.最后,通过搭建永磁同步电动机驱动系统不对中故障的仿真模型与试验平台,开展基于RADRC策略和传统的自抗扰控制(ADRC)策略的调速性能对比验证.结果表明:当电动机转速在不对中故障干扰影响下波动时,利用RADRC策略不仅能够快速微超调跟踪给定转速,而且能够有效抑制转速的波动;当控制电流相同时,该策略更能迅速有效地对转速波动进行良好的抑制,提高了永磁同步电动机系统在不对中故障下的运行性能. 展开更多
关键词 永磁同步电动机 谐振扩张状态观测器 自抗扰控制 容错控制 不对中故障
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主动磁轴承系统建模与准谐振自抗扰振动抑制 被引量:3
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作者 孙建忠 宋伟皓 +2 位作者 范鹏昊 陈昕航 王昊辰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期227-236,287,共11页
为了建立更准确的磁轴承数学模型,优化其控制性能,对磁轴承的电磁力非线性特性和系统固有干扰源进行了分析,通过转子动力学分析建立了含干扰源的主动磁轴承径向耦合系统模型。为抑制系统的振动,提出了一种磁轴承准谐振自抗扰振动抑制方... 为了建立更准确的磁轴承数学模型,优化其控制性能,对磁轴承的电磁力非线性特性和系统固有干扰源进行了分析,通过转子动力学分析建立了含干扰源的主动磁轴承径向耦合系统模型。为抑制系统的振动,提出了一种磁轴承准谐振自抗扰振动抑制方法。通过扩张状态观测器实现系统解耦,简化控制流程,提升系统抗干扰能力;在此基础上,并入准谐振控制器对正弦周期性振动进行抑制。与传统方法相比,该方法控制结构简单,所需整定参数较少。仿真与试验结果表明,所提方法可以有效降低转子位移振动幅值,系统内常见的1、3、5倍频周期性振动得到显著抑制,具有良好的振动抑制效果。 展开更多
关键词 主动磁轴承(AMB) 转子动力学分析 振动抑制 扩张状态观测器 谐振控制器
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基于偏置比例导引的落角约束滑模制导律 被引量:19
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作者 王晓海 孟秀云 +1 位作者 周峰 邱文杰 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期1295-1302,共8页
为实现导弹以一定落角攻击装甲车辆等地面移动目标,应用变结构控制理论,推导基于偏置比例导引的落角约束滑模制导律,并基于李雅普诺夫稳定性理论设计了参数自适应的幂次趋近律。考虑目标速度难以测量的问题,引入扩张状态观测器(extended... 为实现导弹以一定落角攻击装甲车辆等地面移动目标,应用变结构控制理论,推导基于偏置比例导引的落角约束滑模制导律,并基于李雅普诺夫稳定性理论设计了参数自适应的幂次趋近律。考虑目标速度难以测量的问题,引入扩张状态观测器(extended states observer,ESO)对目标速度进行估计。仿真结果表明,所设计的制导律能够以要求的落角准确打击静止目标与机动目标,且需用法向过载和命中点附近的法向过载较小,弹道后段较为平直。 展开更多
关键词 偏置比例导引律 滑模变结构 落角约束 扩张状态观测器 机动目标
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永磁同步电机准谐振自抗扰电流谐波抑制 被引量:18
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作者 许家群 王天琪 贾普凡 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期2450-2459,共10页
为了抑制永磁同步电机电流谐波并提高系统鲁棒性,提出一种新型准谐振自抗扰控制(quasi-resonant active disturbance rejection control,QRADRC)方法。该方法改进传统扩张状态观测器(extended state observer,ESO)结构,在其扰动估计回... 为了抑制永磁同步电机电流谐波并提高系统鲁棒性,提出一种新型准谐振自抗扰控制(quasi-resonant active disturbance rejection control,QRADRC)方法。该方法改进传统扩张状态观测器(extended state observer,ESO)结构,在其扰动估计回路中增加并联准谐振环节,由此构建的新型准谐振扩张状态观测器(quasi-resonant extended state observer,QRESO)作用于线性自抗扰电流环。新型QRESO中的基本ESO用以估计直流扰动,引入的准谐振环节用以估计交流扰动,从而使新型QRADRC既可有效抑制电机参数摄动带来的直流扰动,又能够极大提高电流谐波交流扰动的抑制能力。该文对该型QRADRC的谐波抑制能力和抗干扰能力进行理论分析、仿真和实验验证。结果表明,与传统的比例积分(proportional integration,PI)、比例积分谐振(proportional integration resonance,PIR)、自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)3种方法相比,新型QRADRC方法显著降低了相电流5、7次谐波和转矩电流6次谐波,并且具有面向时变电机参数更强的鲁棒性。 展开更多
关键词 永磁同步电机 电流谐波抑制 自抗扰控制 谐振控制 扩张状态观测器
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比例阀控电液系统抗扰换向滞后补偿反步控制 被引量:8
11
作者 刘胜斐 孙青林 +1 位作者 陈增强 丁祉峰 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1521-1534,共14页
针对比例阀存在换向滞后,电液系统受到的外部干扰,液压油弹性模量随渗入的空气变化、未建模动态,这些因素增加了设计电液位置控制器的难度,本文使用线性扩张状态观测器(LESO)对比例阀控电液系统的内部扰动、外部扰动、未建模动态进行估... 针对比例阀存在换向滞后,电液系统受到的外部干扰,液压油弹性模量随渗入的空气变化、未建模动态,这些因素增加了设计电液位置控制器的难度,本文使用线性扩张状态观测器(LESO)对比例阀控电液系统的内部扰动、外部扰动、未建模动态进行估计,将虚拟控制量的非线性函数纳入抗扰反步控制器设计,实现比例阀控电液系统换向滞后补偿.分析了闭环系统的稳定性,证明当扰动导数有界时,观测误差和跟踪误差都有界,调整控制器增益与非线性项参数可使跟踪误差收敛到原点附近,仿真和实验表明,本文设计的控制器能显著缩短比例阀换向滞后、提高电液位置控制系统的跟踪速度、精度与抗扰能力. 展开更多
关键词 抗扰反步控制 线性扩张状态观测器 换向滞后补偿 电液位置控制系统 比例
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四旋翼ESO的RBF神经网络PID控制器研究 被引量:10
12
作者 刘春玲 王明 张瑾 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2021年第9期84-88,93,共6页
四旋翼飞行器因存在参数不确定性和环境干扰,会出现姿态不稳定的问题,而传统的PID控制对四旋翼的姿态稳定及机动性达不到控制需求。为此,提出了一种扩张状态观测器(ESO)的RBF神经网络PID控制器。首先,利用ESO的扩张特性和非线性函数对... 四旋翼飞行器因存在参数不确定性和环境干扰,会出现姿态不稳定的问题,而传统的PID控制对四旋翼的姿态稳定及机动性达不到控制需求。为此,提出了一种扩张状态观测器(ESO)的RBF神经网络PID控制器。首先,利用ESO的扩张特性和非线性函数对扰动进行估计和补偿,减少系统的误差;其次,将ESO对系统输出的估计值作为RBF神经网络的输入,使梯度信息更加精确,能够更好地优化增量PID的参数;最后,该神经网络的激励函数取高斯基函数,利用RBF神经网络的自适应性、自学习能力对模型控制参数进行调整。Matlab仿真实验表明,在未知干扰环境下,ESO的RBF神经网络PID控制器能够明显提高系统的抗干扰能力,且具有较小的超调量及较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 四旋翼控制 扩张状态观测器 径向基函数神经网络 比例积分微分控制
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基于ESO和分数阶PID的改进P&O控制策略 被引量:1
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作者 施昕昕 李冠飞 《电力工程技术》 北大核心 2023年第3期179-187,共9页
为了提高光伏电池转换效率、降低能量损失,有必要研究最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法。针对传统扰动观察法(perturbation observation method,P&O)存在无法兼顾跟踪速度与稳态精度、在光照度发生较大变化... 为了提高光伏电池转换效率、降低能量损失,有必要研究最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法。针对传统扰动观察法(perturbation observation method,P&O)存在无法兼顾跟踪速度与稳态精度、在光照度发生较大变化时会产生误判现象的问题,文中提出一种能适应环境变化的变步长P&O控制策略。首先,利用光伏电池刚启动时类似恒流源的特性获取当前光照度下的短路电流,通过固定电流法推导出最大功率点(maximum power point,MPP)的参考电压;其次,当光照度突变时,提出功率修正方法,并给出突变时的变步长调整策略;最后,设计基于线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的分数阶比例积分微分(fractional order proportion integration differentiation,FOPID)控制器,可以对算法输出的参考电压进一步进行跟踪补偿。仿真结果表明,所提控制策略可以提高稳态精度和跟踪速度,有效提高光伏电池的输出功率。 展开更多
关键词 变步长 扰动观察法(P&O) 线性扩张状态观测器(LESO) 功率修正 分数阶比例积分微分(FOPID)控制 最大功率点(MPP)
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改进LADRC的储能逆变器直流母线电压控制 被引量:15
14
作者 韩永强 徐明忻 +3 位作者 孙碣 孙永辉 赵立军 杨路勇 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期13-21,共9页
储能并网逆变器是一个非线性、强耦合、易受电网电压波动影响的复杂系统。为提高储能并网逆变器直流侧母线电压的稳态性能,本文提出一种改进型线性自抗扰控制技术LADRC(linear active disturbance rejection control)并应用在电压外环... 储能并网逆变器是一个非线性、强耦合、易受电网电压波动影响的复杂系统。为提高储能并网逆变器直流侧母线电压的稳态性能,本文提出一种改进型线性自抗扰控制技术LADRC(linear active disturbance rejection control)并应用在电压外环控制器。该控制方法通过把传统LADRC技术中的总扰动观测增益系数改进为一个带有比例微分环节的控制增益并对其进行环节校正。与传统LADRC相比,即增加了线性扩张状态观测器LESO(linear extended state observer)的观测带宽,也有效降低了扰动观测幅值下降和相位滞后的程度。实际工况的仿真结果表明,改进型LADRC对直流母线电压的控制效果更好。 展开更多
关键词 储能并网逆变器 线性自抗扰控制技术 线性扩张状态观测器 比例微分环节 观测精度
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基于惯性作动器的四面固支板自抗扰振动主动控制 被引量:4
15
作者 顾仁静 李生权 +2 位作者 朱超威 陆路 李娟 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期298-305,共8页
针对基于惯性作动器的四面固支板振动系统中存在的外部干扰强、建模误差大、系统时延等问题,提出了一种时延补偿的线性自抗扰控制(LADRC)策略。首先,将系统时延等效为一阶惯性环节,得到时延补偿惯性作动器与四面固支板系统的数学模型;其... 针对基于惯性作动器的四面固支板振动系统中存在的外部干扰强、建模误差大、系统时延等问题,提出了一种时延补偿的线性自抗扰控制(LADRC)策略。首先,将系统时延等效为一阶惯性环节,得到时延补偿惯性作动器与四面固支板系统的数学模型;其次,根据系统模型的阶数特征设计对应的四阶线性扩张状态观测器(ESO),对系统内部建模误差及外部激励扰动进行实时估计;然后,通过绘制Lissajous曲线计算出实验系统的时延常数,优化自抗扰控制器的控制参数,进行前馈补偿,抵消实验中内外干扰对控制效果的影响;最后,搭建1套基于NI PCIe采集系统的振动控制平台,通过半实物实时实验测试所提出的振动主动控制策略的控制性能。分别在系统中加入比例-积分-微分(PID)控制器、传统三阶LADRC和时延补偿四阶LADRC对四面固支板的振动进行控制实验。结果显示,LADRC在振动控制效果上明显优于PID控制,该文时延补偿的四阶LADRC的效果略优于传统三阶LADRC。 展开更多
关键词 惯性作动器 四面固支板 振动主动控制 线性扩张状态观测器 线性自抗扰控制 比例-积分-微分控制
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