为了提升永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)在负载变化、参数摄动和其他不确定因素下的抗扰性能和速度跟踪性能,提出一种基于级联线性-非线性自抗扰控制器的PMLSM速度控制策略。首先,建立考虑负载扰...为了提升永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)在负载变化、参数摄动和其他不确定因素下的抗扰性能和速度跟踪性能,提出一种基于级联线性-非线性自抗扰控制器的PMLSM速度控制策略。首先,建立考虑负载扰动和参数失配的PMLSM数学模型;其次,设计级联线性-非线性扩张状态观测器来实时估计和补偿系统所受的不确定扰动,前级线性扩张状态观测器保证系统在大扰动下保持稳定,后级非线性扩张状态观测器利用非线性机制进一步提高系统对扰动的估计精度,从而将线性自抗扰控制和非线性自抗扰控制的优势相结合,以此提升系统的速度跟踪性能和抗扰动能力;并且,对所提控制器提出基于劳斯判据的稳定性分析方法,并对系统的抗扰性能和噪声抑制性能进行了频域分析;最后,对基于PI控制、级联线性自抗扰控制、非线性自抗扰控制和级联线性-非线性自抗扰控制的永磁直线同步电机系统进行仿真和实验对比,验证所提方法的优越性。展开更多
文摘为了提升永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)在负载变化、参数摄动和其他不确定因素下的抗扰性能和速度跟踪性能,提出一种基于级联线性-非线性自抗扰控制器的PMLSM速度控制策略。首先,建立考虑负载扰动和参数失配的PMLSM数学模型;其次,设计级联线性-非线性扩张状态观测器来实时估计和补偿系统所受的不确定扰动,前级线性扩张状态观测器保证系统在大扰动下保持稳定,后级非线性扩张状态观测器利用非线性机制进一步提高系统对扰动的估计精度,从而将线性自抗扰控制和非线性自抗扰控制的优势相结合,以此提升系统的速度跟踪性能和抗扰动能力;并且,对所提控制器提出基于劳斯判据的稳定性分析方法,并对系统的抗扰性能和噪声抑制性能进行了频域分析;最后,对基于PI控制、级联线性自抗扰控制、非线性自抗扰控制和级联线性-非线性自抗扰控制的永磁直线同步电机系统进行仿真和实验对比,验证所提方法的优越性。
文摘针对低速二冲程柴油机转速控制的特点,改进了现有的自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)策略,使之更适用于低速柴油机转速控制。在引入线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)对总扰动进行估计和补偿的前提下,为了减少柴油机固有转速波动对小误差时转速控制精度的影响,同时提高大误差时转速控制的快速性,提出了在误差绝对值小于1时采用线性误差反馈控制律,而误差绝对值大于1时采用“大误差、大增益”的非线性误差反馈控制律的策略,构建了改进的ADRC控制器。为了验证控制器,充分考虑了柴油机固有的转速波动,建立了能够体现循环转速波动的分缸平均值模型(mean value engine model,MVEM),并通过硬件在环(hardware-in-loop,HIL)测试验证了控制器性能。结果表明:改进的ADRC能够兼顾多项稳、动态性能指标,不但对柴油机转动惯量变化具有较好的鲁棒性且对控制器本身的参数变化不敏感。提出的控制器参数整定简单,对ADRC技术在低速柴油机的工程化应用方面具有较好的参考价值。
