基于模糊PID算法的泵控马达系统恒转速控制

行车取力发电技术的核心问题是实现变转速泵控马达系统输出转速恒定。由于泵控马达系统输出转速存在线性波动现象,为实现其恒转速控制,提出一种权重系数是简单函数的模糊PID控制算法。通过分析含权重系数的模糊PID控制器解析结构,推导出其解析表达式。利用FPGA设计该控制器,并搭建泵控马达调速系统实验平台。对系统输出转速波动进行仿真分析,归纳出系统输出转速波动规律。实验表明在输入转速时变和系统负载突变情况下,系统输出转速波动量最大为80 r/min,超调量小于3.5%,调节时间最大为2 s,达到了国家Ⅲ类发电要求。     

直列式内燃机往复惯性力对瞬时转速影响的仿真研究

提出了两种由直列式内燃机往复惯性力计算转速波动的仿真模型 ,对不同气缸间惯性力的相位耦合进行了仿真分析 ,证明缸数对转速波动的幅度和频率均有着很大的影响 ;利用希尔伯特变换对转速波动信号进行时频分析 ,证明了多缸机转速波动波形为调频余弦曲线     

PID在柴油发电机组输出稳定性控制中的应用研究

针对目前移动式柴油发电机组机械式调速器响应速度慢、精度差以及负载变化较大时发电机组输出电压和频率波动较大的问题，研究了PID在柴油发电机组稳定性控制中的应用，进行了电子调速器电路的研究与设计。对75kW柴油发电机组进行了空载、半载及满载实验，实验结果验证了设计电路和控制方法的正确性。该电子调速器采用PID方法对发动机转速进行控制，达到了改善柴油发电机组输出稳定性的目的，并且具有响应速度快和准确度高的特点。     

频域加权LQR控制器改进设计

基于线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)控制方法,设计一种频域加权LQR控制器;通过对其常用滤波器进行改进,提出一种新型滤波器设计思路。当振源频率低于执行器下限响应频率,导致执行器输出减小时,通过改变滤波器参数、增大低频部分权重及控制力,可提高低于执行器响应下限频段的控制性能。仿真结果表明,频域加权的方法可以提升LQR控制器在特定频域下的控制性能;基于新型滤波器的改进频域加权LQR控制器与未改进前相比,下限响应频率之外的控制性能得到进一步提升。     

空间光通信粗瞄系统的扰动估计与补偿

粗瞄系统以直流力矩电机驱动二维转台为执行机构,通过粗瞄控制器对其进行控制。对系统受到的扰动进行分析,应用了最速跟踪微分器提取速度信号;以二维转台的方位轴为控制对象,在其位置环、速度环采用级联线性自抗扰控制器,通过线性扩张状态观测器主动补偿扰动,达到内外环双重隔离扰动的目的,提高跟踪精度;之后进行了实验分析。分析结果表明:在加入同样的模拟扰动信号,输入2 Hz,5 Hz和8 Hz的正弦信号时,与比例、微分、积分控制器相比,跟踪误差的标准差约降低50%;验证了线性扩张状态观测器具有扰动补偿效果;在输入不同频率正弦信号时,自抗扰控制器对输入信号频率的变化不敏感,仍能保证较高的跟踪精度。     

基于PMLM的PDμ运动控制器的设计研究

近年来随着非整数阶微积分理论的不断完善,使分数阶微积分在控制方面的应用受到越来越多的关注。特别是分数阶PIλDμ控制,在很多领域中得到了应用。针对运动控制系统中经常采用的比例微分控制器,提出了一种分数阶PDμ控制器的设计和整定方法。由于所设计系统的相角裕度与超调量有确定的对应关系,所以通过对相角变化率的设计可以使系统相角在剪切频率附近保持稳定,从而减小系统开环增益波动对超调量的影响。以给定的剪切频率ωc和相角裕度γm作为设计指标,由系统相频特性方程和相角变化率方程可以确定PDμ控制器的微分阶次μ和微分系数Kd,通过剪切频率点的幅频特性方程可以确定比例系数Kp。将方法应用于一个直线运动控制试验台,通过与整数阶ITAE最优控制方法进行的对比仿真和试验验证了方法的有效性和优越性。由试验结果可以看出,在保证系统设计指标的前提下所设计的PDμ控制器对于系统参数波动引起的超调量的变化具有很好的抑制作用。     

磁悬浮反作用飞轮高精度力矩控制

为提高磁悬浮反作用飞轮输出力矩精度,针对传统控制方法下永磁无刷直流电机非理想反电势和换相引起的转矩脉动,分别提出补偿控制策略。非换相期间,根据转速和位置信息,估计实时反电势来获取参考电流,通过设计的力矩控制器直接计算出调制占空比以补偿非理想反电势引起的力矩脉动;分析全转速范围内换相期间转矩波动的特点,分别提出低速区非换相相调制和中高速区间关断相调制的换相转矩脉动抑制策略,并给出换相时间的计算方法。实验表明所提控制方法显著提高了飞轮的输出力矩精度,从而验证了方法的正确性和有效性。     

基于GPS的弹道修正弹驱动控制器系统

针对目前国内二维弹道修正处于起步阶段和一维弹道修正处于研制阶段,提出了一种基于距离及精度二次修正执行机构的驱动控制器,该驱动控制器模块是一种新型的修正组件控制模块,详细介绍了修正组件控制器的工作原理、修正原理和硬件电路设计。硬件电路设计主要包括升压电路、四路起爆电路和异或门电路。每路起爆电路可以独立控制一个阻尼片。该控制器可以完成多种模式的修正,不仅可以完成弹道修正弹的一维一次和一维二次距离修正,还可以完成弹道修正弹的二维修正。     

伺服系统直流调速系统的改进型内模PD-I控制方法

为提高直流调速系统的控制性能,提出了一种改进型内模PD-I控制器的设计方法。根据直流电机的运行原理,建立了电机输出转速与输入电压变化率之间的数学模型,基于内模控制(Internal Model Control,IMC)原理和Taylor级数展开,设计了一种内模PD控制器,且可通过选择系统的截止频率实现控制器参数的整定。为了获得系统调节所需的控制作用,可将内模PD控制器与积分环节相串联构成改进型内模PD-I控制器,仿真和实验结果表明本方法可使系统获得更好的控制性能。     

针对多振源密频及波动线谱主动控制的改进算法及试验

为了让船舶机械主动隔振装置在线谱频率波动和多振源密频耦合等实船复杂工况下,仍能取得良好的振动线谱主动控制效果,研究了以多通道窄带Fx-Newton算法为基础的改进算法,提出了窄带滤波相位失真的自适应补偿器,使控制算法对线谱频率波动具有高鲁棒性;研究了多参考信号Fx-Newton算法,从多振源分离提取互不相关的多参考信号,从而解决多振源密频线谱控制难题。实验结果表明,改进窄带FxNewton算法对频率波动线谱的主动控制效果良好,并且对两个激振器或两台空压机组激励出的密频波动线谱也能进行稳定、高效的主动控制。     

一种旋转导弹解耦控制方法

针对旋转导弹的耦合现象,提出了基于频率域耦合度稳定性理论的控制方法.描述了采用Nyquist阵列进行判定的机理,结合实际算例对不同转速情况下的旋转导弹耦合度进行了分析,得出舵机系统、弹体动力学对耦合谐振频率的影响情况.基于目前的工程需求,给出了解耦控制器的设计方法,并进行了验证.     

基于LMI的磁轴承-转子系统鲁棒增益调度控制器设计

针对陀螺效应明显的磁轴承-转子系统转速变化引起的模型变化而带来的控制问题,提出基于LMI的鲁棒增益调度方法设计控制器.通过建立系统依转速变化的LPV模型,设计了鲁棒增益调度控制器,使转子在全转速范围内保证了鲁棒稳定性和性能.为降低控制器设计的保守性,可缩小转速区间设计控制器使控制性能得到提高.与基于LTI模型设计的鲁棒...     

核动力折中稳态运行方案下稳压器压力控制的模糊控制器

运用模糊控制理论,针对稳压器压力控制的特点,为解决核动力装置折中稳态运行方案下低工况运行时一回路压力随负荷变化波动较大的问题,设计了压力模糊控制器。即利用模糊控制器实现稳压器压力调节系统工作参数的在线优化自整定,并以某核动力装置为对象进行了仿真实验。仿真结果表明,本控制器在对原系统不作大改动的前提下,能有效地抑制一回路压力波动,比原有调节系统具有好得多的调节品质。     

虚拟电流注入法在线补偿转子位置估算误差

旋转高频注入法能估计永磁同步电机零速和低速时的转子位置,但在转子磁极位置解调过程中滤波器的使用会带来较大估算误差。提出虚拟电流注入法来在线补偿转子位置误差,基于估算的转速,构造与负序响应电流同频率的虚拟电流,经过与负序电流完全相同的解调,得到的虚拟电流相位与解调前相位的差值补偿估算的转子位置。分析比较了注入旋转电压导致的实际转速波动和正序响应电流引起的估算转速波动对误差补偿效果的影响,并利用低通滤波器来改善补偿效果。仿真和实验验证了所提方法在电机处于不同状态时对转子位置误差补偿的效果。     

滑模变结构矢量控制用于矩阵变换器驱动感应电机研究

滑模控制不仅能够保证转速平稳无超调地达到期望转速,同时具有较强的抗负载扰动能力,但积分器的作用会使其动态响应速度变慢。针对传统的滑模控制存在的上述问题,首先提出一种改进的滑模控制方法:对于不同的转速误差,滑模控制器输出不同的参考电磁转矩;然后,将PI控制和滑模控制嵌入到矢量控制,用于矩阵变换器驱动感应电机的调速控制,并分别对二者的调速性能进行了仿真研究与实验验证。仿真结果表明:相比于PI控制,滑模控制作用下转速可以快速平稳地上升到期望值并具有较强的抗负载扰动能力;相比于传统的滑模控制,改进后的滑模控制有效地提高了系统的动态响应速度,具有更好的调速性能。     

早期碰摩转子瞬时转速波动特征的实验研究

转子瞬时转速信号中含有丰富的碰摩特征信息,而且基本不受不对中、不平衡等常见故障的影响,可望用于转子碰摩故障的诊断,据此利用仿真和实验手段研究早期碰摩故障时转子的瞬时转速变化规律.建立了考虑转子瞬时转速变化的碰摩动力学模型,通过一阶共振转速范围内的计算求解,发现随着转速的升高,依次会发生不碰摩-单点碰摩-局部碰摩现象,且转速波动幅度会依次增大;单点碰摩和局部碰摩时的瞬时转速波动频谱均以转频为主要分量,但单点碰摩时包含较多的高阶倍频分量,局部碰摩时高阶倍频分量较弱.然后,搭建转子碰摩实验平台,分别进行了不碰摩、单点碰摩和两种不同程度的局部早期碰摩故障的模拟,实测的瞬时转速波动和频谱分析结果与仿真结果相一致,证明了转子瞬时转速波动信号可以指示碰摩故障的发生和严重程度,可为转子碰摩故障提供新的诊断思路和途径.     

基于旋转点电荷模型的舰船腐蚀电场

为了找出轴频电场无法彻底消除及实际测量中静电场产生波动曲线问题的原因,基于旋转点电荷的建模方法对舰船腐蚀电场进行研究。利用汉克尔变换对点电荷在三层介质中产生的电场进行近似求解,得出一定转速下感应电场随时间、螺旋桨半径及水面距离变化的规律曲线图,并通过实验验证了理论结果的正确性。结果表明:螺旋桨旋转产生的感应电场是构成舰船腐蚀电场的一部分,一定转速下的感应电场频率与螺旋桨转动频率一致,并会随着螺旋桨半径及与水面距离的增加而减小。     

消磁脉冲电流对发电机组转速的影响及其改进措施探讨

从现行的消磁脉冲电流对发电机组转速产生较大影响的事实出发,研究机组运行情况的数学模型,建立了基于Matlab的系统框图模型,并进行仿真实验,实验结果定量描述了消磁脉冲电流对机组转速影响的程度.在此基础上,提出了使用上升沿较缓的电流波形的方案.仿真结果表明,该方案可行.     

采用模糊控制的直流电机软启动及调速系统

介绍了以单片机为核心的直流电机软启动及调速系统,系统采用模糊控制策略,将转速偏差与偏差率模糊化并作为模糊控制器的输入量,根据所制定的模糊控制规则生成控制量。实验结果表明,该系统启动时间可以根据需要调整,具有良好的静态和动态性能。     

基于双口内模控制的导引头稳定回路设计

为了提高雷达导引头稳定回路对于弹体扰动角速率的隔离效果,实现导引头跟踪的稳定性。提出一种基于双口内模控制的算法。为进一步提高控制效果,使内模控制器参数实现在线自适应调节,设计了基于二次型指标的内模控制器,结合神经网络学习规则,采用梯度下降法修正参数β,并且附加使模型快速收敛到全局的惯性项。针对仅基于二次型指标的内模控制算法对载体扰动隔离效果不佳的问题,设计了基于二次型性能指标的内模控制器,构成复合控制。通过仿真验证表明,改进的控制算法有较好的动态跟踪性能、较强的抗干扰性和鲁棒性,具有一定的工程应用价值。