变时域抗扰型光电转台广义预测控制设计

1

作者 姜霁恒 董岩 +3 位作者 宋建林 王伟 宋延嵩 董科研 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期213-223,共11页

为了提高光电跟踪伺服控制系统中速度环的跟踪精度和抗扰能力,基于连续时间模型提出了一种具有一定参数自调节能力的抗扰广义预测控制(STGPC)进行速度环的设计。首先,通过对伺服转台系统进行建模,构建线性扩张状态观测方程估计系统中的... 为了提高光电跟踪伺服控制系统中速度环的跟踪精度和抗扰能力,基于连续时间模型提出了一种具有一定参数自调节能力的抗扰广义预测控制(STGPC)进行速度环的设计。首先,通过对伺服转台系统进行建模,构建线性扩张状态观测方程估计系统中的不确定性扰动,给出了算法推导所需的状态量;其次,给出了从预测模型、性能指标到滚动优化的转台速度环广义预测控制律推导过程,并采用跟踪微分器输出控制律中所需的参考轨迹,线性扩张状态观测器输出控制律中所需的系统状态,实现控制律的计算;进一步,结合梯度下降思想设计广义预测控制中预测时域的更新公式,实现其自我调节,并利用Lyapunov理论对闭环控制系统进行了稳定性分析;最后,通过仿真实验分别验证了控制方法的跟踪性能、抗扰性能和时域参数自调节效果。实验结果表明:相较于PID控制和传统线性模型广义预测控制(LGPC),文中所述方法提高了伺服系统的速度跟踪精度和抗扰能力,且对于被控对象参数摄动,所述方法具有一定的鲁棒性。 展开更多

关键词 光电伺服系统 广义预测控制 扩张状态观测器 扰动估计 梯度下降

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于扩展状态观测器的链式自动弹仓广义预测控制

2

作者 谢瑶 徐亚栋 +1 位作者 鲁飞 周光祖 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2024年第2期105-111,共7页

为了实现链式自动弹仓的位置跟踪问题,设计了一种将扩展状态观测器和广义预测控制相结合的新的控制策略。在连续时间广义预测控制算法的基础上,设计了广义预测位置控制器;通过扩展状态观测器对弹仓系统的多源扰动进行了估计,利用估计值... 为了实现链式自动弹仓的位置跟踪问题,设计了一种将扩展状态观测器和广义预测控制相结合的新的控制策略。在连续时间广义预测控制算法的基础上,设计了广义预测位置控制器;通过扩展状态观测器对弹仓系统的多源扰动进行了估计,利用估计值对广义预测控制器进行了前馈校正,增强了控制器的抗干扰能力,确保了控制系统的稳定。分别在空载、半载和满载3种不同负载工况下对链式自动弹仓进行控制仿真和分析。结果表明:与PID控制相比,提出的控制策略对扰动力矩不敏感,具有更好的鲁棒性,且稳态误差更小,位置控制精度更高。 展开更多

关键词 链式自动弹仓 广义预测控制 扩展状态观测器 位置控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于LESO的DFIG-GSC反馈线性化直接功率控制

3

作者 王凯 董锋斌 +1 位作者 王豪 史新涛 《陕西理工大学学报（自然科学版）》 2024年第1期10-19,共10页

为了提高双馈风力发电机网侧变换器(DFIG-GSC)这个强耦合非线性系统的性能,提出了一种反馈线性化直接功率控制策略。首先在αβ坐标系下建立以有功功率、无功功率为变量的DFIG-GSC的数学模型,针对模型中的强耦合项采用反馈线性化进行解... 为了提高双馈风力发电机网侧变换器(DFIG-GSC)这个强耦合非线性系统的性能,提出了一种反馈线性化直接功率控制策略。首先在αβ坐标系下建立以有功功率、无功功率为变量的DFIG-GSC的数学模型,针对模型中的强耦合项采用反馈线性化进行解耦,得到其线性模型,再结合滑模控制理论设计出功率内环的控制律。由于功率内环控制律中未建模部分和不确定因素会对控制效果产生影响,采用线性扩张状态观测器对其进行观测并对其控制量进行修正。同时电压外环采用滑模控制来提高直流侧电压的响应速度。最后搭建仿真模型与传统PI控制以及直接功率控制进行比较,验证了所提控制策略的合理性和有效性。 展开更多

关键词 双馈风力发电机 变换器 直接功率 反馈线性化 线性扩张状态观测器

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于ESO的双馈风力发电机模型预测直接功率控制

4

作者 王豪 董锋斌 +2 位作者 张丽 贺超 白小靖 《陕西理工大学学报（自然科学版）》 2024年第6期18-26,共9页

针对双馈风力发电机(DFIG)运行过程中因电机参数摄动以及电网电压突变等不确定因素对控制系统的影响,提出一种扩张状态观测器(ESO)与模型预测直接功率控制(MPDPC)相结合的控制策略。首先分析了传统MPDPC中存在的系统耦合项、模型误差及... 针对双馈风力发电机(DFIG)运行过程中因电机参数摄动以及电网电压突变等不确定因素对控制系统的影响,提出一种扩张状态观测器(ESO)与模型预测直接功率控制(MPDPC)相结合的控制策略。首先分析了传统MPDPC中存在的系统耦合项、模型误差及外部扰动等对控制系统的影响,为了减小此影响,应用ESO进行相关参数估计。在此基础上,结合模型预测控制理论建立了功率预测数学模型。在不同工况下进行了仿真实验并和传统MPDPC进行比较,结果表明所提控制策略具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。 展开更多

关键词 双馈风力发电机 扩张状态观测器 模型预测直接功率控制 鲁棒性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于线性自抗扰控制器的燃气流量可调发生器压强控制算法研究 被引量：12

5

作者 刘源翔 聂聆聪 +1 位作者 张皎 杨旭 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1768-1773,共6页

为了提高对燃气发生器燃气流量的控制效果,建立了一种压强闭环控制系统。分析了此系统的工作原理,并建立系统的动态模型。针对系统模型的特性,设计线性自抗扰控制器对其进行控制。由于扩张状态观测器的存在,线性自抗扰控制器在一个较大... 为了提高对燃气发生器燃气流量的控制效果,建立了一种压强闭环控制系统。分析了此系统的工作原理,并建立系统的动态模型。针对系统模型的特性,设计线性自抗扰控制器对其进行控制。由于扩张状态观测器的存在,线性自抗扰控制器在一个较大的范围内很好地补偿了系统参数波动对输出的影响,提高了系统的响应速度与控制精度。在不同工况与干扰下仿真结果表明,相对于传统控制器,线性自抗扰控制器缩短了30%的调节时间,降低了约50%的干扰输出,具有更好的动态特性。 展开更多

关键词 燃气发生器 压强控制 动态模型 扩张状态观测器 线性自抗扰控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

四旋翼无人飞行器ADRC-GPC控制 被引量：16

6

作者 陈增强 李毅 +2 位作者 孙明玮 张青 孙青林 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期176-180,188,共6页

针对四旋翼无人飞行器的姿态控制系统,需要研究先进控制策略来达到满意的性能.将自抗扰控制(ADRC)与广义预测控制(GPC)相结合,设计一种新型自抗扰广义预测控制器(ADRC-GPC),利用ADRC中的扩张状态观测器(ESO)来估计和补偿非线性系统的模... 针对四旋翼无人飞行器的姿态控制系统,需要研究先进控制策略来达到满意的性能.将自抗扰控制(ADRC)与广义预测控制(GPC)相结合,设计一种新型自抗扰广义预测控制器(ADRC-GPC),利用ADRC中的扩张状态观测器(ESO)来估计和补偿非线性系统的模型不确定性以及外部扰动作用,将原始对象模型转化为积分器形式,然后针对积分器设计广义预测控制器.阶跃响应系数矩阵能被解析地求解出来,可有效地解决广义预测控制计算量大的问题.研究结果表明:所提出的ADRC-GPC控制方法能够对四旋翼无人飞行器姿态系统进行实时控制,可满足控制精度及快速性要求,并能有效地克服系统的外部干扰和多变量耦合作用.自抗扰广义预测控制器能够有效地控制欠驱动非线性多变量系统. 展开更多

关键词 姿态控制 自抗扰控制 扩张状态观测器 广义预测控制 四旋翼无人飞行器

在线阅读 下载PDF 职称材料

垂直轴永磁直驱风力发电系统全风速功率控制 被引量：6

7

作者 茅靖峰 吴爱华 +2 位作者 吴国庆 张旭东 林纯 《可再生能源》 CAS 北大核心 2014年第9期1339-1345,共7页

垂直轴风力机(VAWT)发电系统是一种应用潜力良好的新型风力发电系统。为了提高机组的风能转化效率,研究了全风速运行范围内的功率控制策略。建立了整机系统的数学模型,讨论了VAWT的气动机械特性及其4种工作模式;在此基础上,分析了机组... 垂直轴风力机(VAWT)发电系统是一种应用潜力良好的新型风力发电系统。为了提高机组的风能转化效率,研究了全风速运行范围内的功率控制策略。建立了整机系统的数学模型,讨论了VAWT的气动机械特性及其4种工作模式;在此基础上,分析了机组在额定风速以内MPPT运行模式下,基于最佳叶尖速比(TSR)跟踪原理的最大风功率吸收控制策略;针对在额定风速以上的恒功率运行模式,设计了基于二阶扩张状态观测(ESO)方法的实时气动转矩估计器以及基于恒额定功率发电的最佳角速度控制策略;最后给出了全风速功率控制的系统结构。通过仿真试验,验证了该功率控制策略在全风速运行范围内实现整机高风能转化效率的良好效果。 展开更多

关键词 垂直轴风力机 风力发电系统 功率控制 最大功率跟踪 扩张状态观测器

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于通用扩张状态观测器的鲁棒飞行控制方法 被引量：2

8

作者 张银辉 杨华波 +1 位作者 江振宇 张为华 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期94-99,共6页

针对参数不确定、外界干扰与测量噪声情况下飞行控制问题,提出一种基于通用扩张状态观测器的鲁棒飞行控制方法。基于状态相关的Riccati方程控制方法对飞行器俯仰通道非线性模型进行扩展线性化;引入基于通用扩张状态观测器的控制方法,设... 针对参数不确定、外界干扰与测量噪声情况下飞行控制问题,提出一种基于通用扩张状态观测器的鲁棒飞行控制方法。基于状态相关的Riccati方程控制方法对飞行器俯仰通道非线性模型进行扩展线性化;引入基于通用扩张状态观测器的控制方法,设计干扰补偿增益,实现对外界干扰的估计与补偿;通过在线解算状态相关矩阵及代数黎卡提方程,得出状态反馈增益与干扰补偿增益,实现对飞行器期望攻角的跟踪控制。与已有方法对比表明,所提方法不仅对系统模型不确定性与外界干扰具有较强的鲁棒性,而且在较大测量噪声情况下,其依然能够保证良好的跟踪控制效果,具有较强的工程应用价值。 展开更多

关键词 通用扩张状态观测器 状态相关的Riccati方程 鲁棒飞行控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于广义扩张状态观测器的移动机器人轨迹跟踪控制 被引量：6

9

作者 张玲 《高技术通讯》 EI CAS 北大核心 2019年第6期607-613,共7页

针对复杂环境下轮式移动机器人(WMR)工作时受参数不确定性以及未知外部扰动的问题,提出一种基于扩张状态观测器的移动机器人轨迹跟踪控制方法。首先推导了轮式移动机器人的运动学及动力学模型,在此基础上引入广义扩张状态观测器(GESO)... 针对复杂环境下轮式移动机器人(WMR)工作时受参数不确定性以及未知外部扰动的问题,提出一种基于扩张状态观测器的移动机器人轨迹跟踪控制方法。首先推导了轮式移动机器人的运动学及动力学模型,在此基础上引入广义扩张状态观测器(GESO)的控制策略对系统未知状态及不确定项进行实时估计与补偿,实现了系统对扰动的鲁棒性和对环境的高度适应性。并利用Lyapunov理论证明了系统的稳定性。仿真实验验证了所提出的控制方法能使移动机器人系统具有良好的跟踪控制性能和较强的鲁棒性能。 展开更多

关键词 轮式移动机器人(WMR) 轨迹跟踪 广义扩张状态观测器(geso)

在线阅读 下载PDF 职称材料

无速度传感器DFIG最大风能捕获终端滑模优化控制 被引量：3

10

作者 吴忠强 王昕懿 赵习博 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期716-725,共10页

针对双馈风力发电机(DFIG)这类复杂的强耦合、非线性系统,利用Backstepping终端滑模设计控制器实现最大风能捕获.采用微分跟踪器(TD)安排参考输入信号,解决初始误差大的问题.基于电流方程设计扩张状态观测器(ESO),对磁链和转速进行估计... 针对双馈风力发电机(DFIG)这类复杂的强耦合、非线性系统,利用Backstepping终端滑模设计控制器实现最大风能捕获.采用微分跟踪器(TD)安排参考输入信号,解决初始误差大的问题.基于电流方程设计扩张状态观测器(ESO),对磁链和转速进行估计,以降低磁链和转矩脉动,实现无传感器运行,并对耦合等扰动项进行观测且加以补偿,从而简化Backstepping终端滑模控制器的设计.针对控制器和观测器中待整定参数较多的问题,利用萤火虫算法(FA)进行参数寻优.结果表明:该方案能够实现无静差跟踪,提高了系统的控制精度. 展开更多

关键词 双馈风力发电机 最大风能捕获 Backstepping终端滑模控制 扩张状态观测器 萤火虫算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

变速恒频双馈风力发电机并网的复合控制 被引量：7

11

作者 周明明 李世华 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期55-61,共7页

针对变速恒频风力发电机并网系统,提出了一种基于终端滑模和扩张状态观测器的转子电流复合控制方法.终端滑模控制不仅可以使得系统状态在有限时间内到达滑模面,而且使得状态在有限时间内沿着滑模面收敛到平衡点,使得发电机转子的d轴电流... 针对变速恒频风力发电机并网系统,提出了一种基于终端滑模和扩张状态观测器的转子电流复合控制方法.终端滑模控制不仅可以使得系统状态在有限时间内到达滑模面,而且使得状态在有限时间内沿着滑模面收敛到平衡点,使得发电机转子的d轴电流、q轴电流在有限时间内到达参考值,实现快速收敛和更好的跟踪精度.采用扩张状态观测器观测出系统扰动并进行前馈补偿,这有利于减小终端滑模控制所需要的切换增益而削弱可能的抖振现象,使系统得到更平滑的定子电压波形.仿真结果表明,该复合控制策略对参数摄动和扰动具有更强的鲁棒性,并网系统具有优良的动态性能. 展开更多

关键词 风力发电机 双馈发电机 空载并网 终端滑模控制 扩张状态观测器

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于NMPC的空空导弹自动驾驶仪设计 被引量：3

12

作者 崔家明 马克茂 张公平 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2021年第3期31-37,共7页

本文针对空空导弹姿态控制存在模型非线性和时变性、控制约束等问题进行了基于广义扩张状态观测器、预测函数控制和改进障碍内点法的过载自动驾驶仪的设计。首先,建立导弹的动力学模型。然后,采用广义扩张状态观测器观测并补偿系统中的... 本文针对空空导弹姿态控制存在模型非线性和时变性、控制约束等问题进行了基于广义扩张状态观测器、预测函数控制和改进障碍内点法的过载自动驾驶仪的设计。首先,建立导弹的动力学模型。然后,采用广义扩张状态观测器观测并补偿系统中的集总扰动,采用预测函数控制设计控制器,设计带控制约束的优化问题并转化成二次规划问题。采用改进的障碍内点法对二次规划问题进行快速求解,在保证控制性能的同时提高实时性。最后,通过仿真对比验证了本方案的有效性和可行性。 展开更多

关键词 自动驾驶仪 预测函数控制 广义扩张状态观测器 障碍内点法 空空导弹

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于ESO的PMSG风力发电系统无源自抗扰控制 被引量：3

13

作者 付晓阳 滕青芳 +1 位作者 罗维多 何洁 《兰州交通大学学报》 CAS 2018年第4期62-70,共9页

为实现直驱式永磁同步风力发电系统在低风速下的最大功率追踪,提高风能的利用率,提出了无源自抗扰转速控制策略.利用基于能量成形、PCHD的原理以及扩张状态观测器(ESO)技术,设计出基于ESO的无源电流控制器,同时通过基于反双曲正弦函数的... 为实现直驱式永磁同步风力发电系统在低风速下的最大功率追踪,提高风能的利用率,提出了无源自抗扰转速控制策略.利用基于能量成形、PCHD的原理以及扩张状态观测器(ESO)技术,设计出基于ESO的无源电流控制器,同时通过基于反双曲正弦函数的ESO对系统扰动项进行实时性观测并补偿.针对速度调节器响应速度慢、抗负载能力差的问题,设计了基于反双曲正弦函数的速度控制器并得到期望的定子电流.仿真结果表明,该控制方法能保证系统稳定运行,具有较强的转速跟踪性、抗负载能力以及鲁棒性,同时具有较小的电磁转矩脉动. 展开更多

关键词 无源控制 反双曲正弦函数 扩张状态观测器 自抗扰控制 永磁同步发电机

在线阅读 下载PDF 职称材料

非线性负载下双馈风力发电系统独立运行改进控制 被引量：4

14

作者 郭磊 王丹 +1 位作者 刁亮 彭周华 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期316-323,共8页

在深入分析非线性负载下双馈电机(DFIG)数学模型的基础上,针对双馈电机的独立运行提出一种基于积分滑模和改进的扩张状态观测器的直接电压控制方法(DVC)。通过改进的扩张状态观测器(MESO)对积分滑模控制(ISMC)中的直流量和交流量进行估... 在深入分析非线性负载下双馈电机(DFIG)数学模型的基础上,针对双馈电机的独立运行提出一种基于积分滑模和改进的扩张状态观测器的直接电压控制方法(DVC)。通过改进的扩张状态观测器(MESO)对积分滑模控制(ISMC)中的直流量和交流量进行估计,设计基于MESO的可ISMC电压控制器,消除谐波,减小非线性负载对电压的影响。该方法仅需采集电压信号,且无需相序分离操作,可简化控制器结构。仿真和实验对比结果表明,所提方法能够准确消除定子电压中的指定频率谐波,提高非线性负载下双馈发电系统的发电电能质量,具有较快的响应速度和优异的稳态性能。 展开更多

关键词 风能 电压控制 滑模控制 双馈电机 独立运行 扩张状态观测器

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制

15

作者 谭畅 张耒耒 +1 位作者 杨辉 章俊辉 《华东交通大学学报》 2023年第3期77-87,共11页

针对高速列车运行过程中因不确定运行阻力和模型误差等因素产生的系统误差,提出了新的基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制策略,实现了其对给定目标速度曲线的渐近跟踪。首先通过动力学分析,基于特征建模方法和参数辨识,建立了存... 针对高速列车运行过程中因不确定运行阻力和模型误差等因素产生的系统误差,提出了新的基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制策略,实现了其对给定目标速度曲线的渐近跟踪。首先通过动力学分析,基于特征建模方法和参数辨识,建立了存在系统误差的高速列车特征模型;其次,利用扩张状态观测器对系统误差的估计能力,设计了基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制器,并结合广义最小方差方法对控制器参数进行了优化,使其在存在系统误差时仍能实现对给定速度曲线的渐近跟踪。该控制策略能够有效处理系统误差带来的不确定性,提高控制精度,从而保障高速列车的安全可靠运行。为了验证本文所提方法的有效性,以CRH380A型高速列车为被控对象进行仿真实验。仿真结果表明设计的补偿控制方法在列车存在未知系统误差的情况下仍能保证理想的控制性能。 展开更多

关键词 高速列车 特征模型 参数辨识 扩张状态观测器 黄金分割自适应控制 广义最小方差

在线阅读 下载PDF 职称材料

MPPT控制器的线性自抗扰控制 被引量：1

16

作者 郭睿 任一峰 +1 位作者 卫芃毅 栾天 《现代电子技术》 北大核心 2020年第3期109-111,共3页

光伏并网发电系统极易受到外部环境的影响,并且抗干扰能力较差。环境改变、电网不稳定或参数难以确定等原因都会对电能输出效率和其工作效率造成很大影响。针对光伏系统的这些特性,提出一种线性自抗扰控制器对电流进行控制。采用扩张状... 光伏并网发电系统极易受到外部环境的影响,并且抗干扰能力较差。环境改变、电网不稳定或参数难以确定等原因都会对电能输出效率和其工作效率造成很大影响。针对光伏系统的这些特性,提出一种线性自抗扰控制器对电流进行控制。采用扩张状态观测器对扰动进行补偿,从而快速消除扰动,达到平和状态,使系统对扰动有着很好的适应能力。为了验证该算法的有效性,通过Matlab/Simulink仿真表明,加入自抗扰控制器能够明显提高光伏并网系统的跟踪速度和控制性能,降低了功率震荡,在外界环境突变的情况下,也能够达到很好的效果。 展开更多

关键词 线性自抗扰控制器 MPPT控制器 光伏发电 扩张状态观测器 二阶自抗扰系统 功率震荡

在线阅读 下载PDF 职称材料

发电机组柴油机转速自抗扰控制的应用 被引量：4

17

作者 王云 杨新达 刘立强 《内燃机与配件》 2021年第17期26-28,共3页

为提升发电机组用发动机的抗干扰能力,增强其竞争优势,从发动机转速控制角度设计一种基于扩张状态观测器变结构自抗扰控制器,来满足发电机组非线性、时变的工作特性。通过试验验证其设计的自抗扰控制算法与传统PID控制算法对发动机转速... 为提升发电机组用发动机的抗干扰能力,增强其竞争优势,从发动机转速控制角度设计一种基于扩张状态观测器变结构自抗扰控制器,来满足发电机组非线性、时变的工作特性。通过试验验证其设计的自抗扰控制算法与传统PID控制算法对发动机转速的控制效果。试验结果表明:发动机转速自抗扰控制算法能够满足发电机组稳态及动态频率特性需求,相对传统控制在抗扰性能上有所提高,满足跟踪需求。 展开更多

关键词 发电机组 扩张状态观测器 变结构 自抗扰控制器

在线阅读 下载PDF 职称材料