线性自抗扰控制

摘要： 本文旨在提高机器人辅助椎板切除时的骨铣削操作安全性.首先,提出一种基于激光信号和线性自抗扰控制器的铣削深度监测与控制方法,辨识了机器人的位置控制传递函数,并通过分析椎板的铣削力、受迫振动和铣削过程,给出基于骨铣削声信号的铣削进给速度优化原理.然后使用基于带通滤波器和普罗尼算法的声信号处理方法,用于手术动力装置主轴旋转频率改变时,准确提取声信号中的主轴频率及其整倍数谐波的幅度值,并使用声信号谐波幅度偏差和偏差的微分作为输入的模糊控制器来优化机器人的铣削进给速度.最后,基于机器人辅助椎板切除实验装置在仿椎板人造骨块进行铣削深度控制实验和铣削进给速度优化实验,并在猪颈椎骨上进行椎板自动逐层铣削实验.结果表明,铣削深度控制方法的控制精度为0.1 mm,进给速度优化方法可有效适应骨密度和铣削深度等参数变化.所提方法可用于提高机器人辅助椎板切除过程中的铣削精度和安全性.

摘要： 针对EMA(机电作动器)伺服系统中常见的速度限幅处理以及高动态响应要求,提出了一种基于1阶LADRC(线性自抗扰控制算法)速度环的PTOC(鲁棒近似时间最优位置控制)控制策略。将速度环与位置环控制律进行结合,避免一般PTOC伺服系统中对速度控制律与位置控制律的切换。分析了速度环不同工作状态下对PTOC控制律的影响,分别设计了速度环饱和以及非饱和工作状态下的PTOC控制律。针对典型PTOC控制律中参数选择过于保守的问题,提出了一种基于可变切换区和线性区的改进方法,并且给出了稳定性证明。仿真实验结果表明,提出的控制策略能够有效提高EMA的位置伺服动态性能以及对扰动的抵抗能力。

摘要： 2019年8月9日的英国大停电事故造成该国部分重要城市出现停电现象,损失负荷约3.2%,影响约100万电力用户。结合英国国家电网公司提供的事故调查报告,该文详细地分析了事故中霍恩风电机组大规模脱网事件的发展过程,对霍恩风电场发生次同步振荡的具体原因进行了分析,并采用Matlab仿真软件构建霍恩风电系统模型进行事故复现。为了解决霍恩风电场发生的次同步振荡问题,利用线性自抗扰控制抗干扰能力强、对不同工况适应性强的优点,提出使用线性自抗扰控制器替换静止无功补偿装置(SVC)的电压PI控制模块,对霍恩风电系统中的总扰动进行估计并补偿,克服系统响应速度与超调之间的矛盾,提高系统的稳定性与鲁棒性,有效地抑制了霍恩风电系统次同步振荡现象。仿真结果验证了所提控制策略应用于静止无功补偿器后抑制弱交流风电系统次同步振荡的有效性,可为研究我国海上风电并网类似问题提供参考。

摘要： 为提高固态变压器逆变级的性能,实现系统自动寻优,解决各种负载扰动时暂态稳定性问题,提出了一种基于线性扩张状态观测器LESO(linear extended state observer)估计误差补偿的改进二阶线性自抗扰单环控制策略,并引入模糊自适应与改进线性自抗扰中的状态误差反馈控制率结合,使用Lyapunov稳定性定义证明了系统的稳定性。最后,利用MATLAB/Simulink仿真平台对固态变压器逆变级进行建模,对文中提出的策略在各种工况下的控制性能进行了测试,验证了其正确性和参考价值。

摘要： 为提高永磁同步电机调速系统的速度精度及抗干扰能力,提出一种并联降阶状态观测器优化线性自抗扰控制的方法。对传统线性扩张状态观测器进行改进,设计了降阶状态观测器。为了提升控制器在有限带宽内的抗扰动能力,设计并联型的降阶状态观测器。仿真结果表明,控制系统的速度精度和鲁棒性得到明显的提升。

摘要： 针对终端滑模控制的奇异性和抖振问题,提出了结合模糊控制和线性自抗扰技术的非奇异连续终端滑模控制算法。该算法中将系统电流环的控制方法改为线性自抗扰控制,并且利用模糊控制实时调整滑模趋近律的切换增益,获得线性自抗扰控制器的输入电流,通过线性自抗扰控制器获得反park变换的输入电压,调整电动机的输出位置,并将其与参考位置对比之后反馈给系统,得到精确的跟踪性能。此外,滑模控制用连续函数取代开关函数,减弱了系统的抖振现象。在此基础上,对控制器进行仿真,结果表明该控制算法能够在空载和扰动存在的条件下准确稳定地追踪到参考位置,验证了该算法的可行性和有效性。

摘要： 针对并网逆变器控制中传统电压电流双闭环控制策略抗扰能力不足的问题,构造线性自抗扰控制(LADRC)取代电压外环控制。为了提高线性扩张状态观测器(LESO)的观测精度,通过在LESO中引入直流母线电压微分与其观测值之间的误差项,对传统LADRC进行了改进。从频域分析上证明了改进型LADRC的跟踪性能和抗扰性能均优于传统LADRC。仿真结果表明,所提出的改进型LADRC可确保并网逆变器具有更好的稳态与暂态性能,特别是在电网电压跌落和负载突变方面具有优越性。

摘要： 当自抗扰控制器在工程中应用时,控制器性能和参数整定难易决定了其可推广性.本文阐述了一种将PI控制器改造为线性自抗扰控制器(LADRC)的方法,并给出了参数整定规则.首先,本文对于永磁同步(PMSM)伺服系统“位置–速度–电流”三闭环控制建立了“P+P/I+P/I”结构的控制模型,并通过极点配置的方法将控制器参数整定转换为位置环和速度环的带宽设计.其次,本文将积分(I)替换为线性扩张状态观测器(LESO),从而将PI控制器改造为线性自抗扰控制器.对LESO同样通过极点配置将参数整定转换为LESO对外扰观测的带宽设计.这样将LADRC控制器中的7个待整定参数转换为3个物理意义明确的待整定参数,降低了参数整定难度.最后本文通过仿真和实验的方法对控制器的快速性和鲁棒性进行了验证.

摘要： 为了补偿四旋翼飞行器的参数不确定性和扰动,提出一种四旋翼飞行器速度的线性自抗扰控制方法。首先,分析了四旋翼飞行器的动力学模型,质心在惯性坐标系中的z轴线速度采用一阶自抗扰控制,x轴和y轴线速度采用比例加前馈控制,并利用李雅普诺夫函数证明了三轴速度环控制系统渐近稳定。然后,分析虚拟姿态角度求解,采用二阶线性自抗扰控制实现3个方向姿态角跟踪,证明了二阶线性自抗扰控制系统的稳定性。最后,仿真实验表明,与PD控制的系统相比,四旋翼飞行器的速度自抗扰控制系统3个轴的线速度跟踪更快、无超调且跟踪误差小;3个方向姿态角的收敛速度更快、跟踪误差小。

摘要： 鉴于四旋翼强非线性耦合、易受扰动等特点,采用牛顿-欧拉法建立了风扰下的四旋翼非线性数学模型。针对风扰下四旋翼模型中存在的风扰、非线性耦合以及参数不确定性的问题,姿态角采用线性自抗扰控制,并证明其稳定性;在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型并验证。仿真结果表明:所设计的线性自抗扰姿态控制器在外界风扰和参数不确定性下具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。

摘要： HVAC系统的温湿度控制对建筑能耗研究有重要意义.本文研究冬季HVAC系统房间的温度控制,建立空调房间、风机、热盘管以及传感器的物理模型,根据HVAC系统的非线性、强扰动等特点,选择对被控对象模型信息要求低、强抗扰、控制结构相对固定和控制器参数易整定的线性自抗扰控制算法,提出HVAC系统房间温度的线性自抗扰控制方案,利用Matlab/Simulink仿真环境进行仿真实验,并将仿真结果与经典的PID控制、积分-Fuzzy控制算法做比较.仿真结果表明,线性自抗扰控制算法在调节时间、超调量以及受阶跃扰动的调节时间上明显优于PID控制和积分-Fuzzy控制算法.本研究为有强扰动、要求精度高的空调系统控制提供理论基础.

摘要： 永磁同步电机具有驱动效率高、功率密度高,适合双侧电机式电传动履带车辆使用.由于履带车辆行驶环境恶劣,行驶工况复杂多变,导致驱动电机负载承受大范围、非线性变化的扰动,加上PMSM本身是一个多变量、强耦合的非线性对象,采用常规PID调节器,存在动态性能差,对扰动和参数摄动鲁棒性不强的问题,难以满足车辆稳定行驶控制要求.本文提出一种采用转矩、转速复合控制的控制策略,将线性自抗扰(LADRC)控制算法应用于PMSM驱动系统调速控制中,利用线性扩张状态观测器估计所有未知扰动作用量并给予实时动态补偿,从而抑制扰动,提高系统动态性能.基于Matlab和RecurDyn软件开展了联合仿真分析。

摘要： 溶解氧是活性污泥法处理污水过程中的一个关键变量,它关系到污水中有机物的生物降解、微生物生长和出水水质.多数污水处理过程选择溶解氧为被控量.本文根据曝气量变化确定溶解氧浓度设定值,以污水进水变化率为控制量,设计线性自抗扰控制实现对溶解氧浓度的跟踪,进而获得对污水出水底物浓度的间接控制.设计两组仿真实验,分别模拟进水底物浓度固定、变化时,线性自抗扰控制对溶解氧浓度和出水底物浓度的控制,均获得了很好的溶解氧浓度跟踪和出水底物浓度控制的效果.仿真结果表明线性自抗扰控制在进水水质波动的情况下,具有很强的抗干扰能力,可保证出水水质.

摘要： 为实现对无人飞行器舵面损伤故障的被动容错控制,建立了其故障模型,将舵面损伤的控制转化为对象参数变化的鲁棒性问题.采用对干扰有实时估计补偿功能的线性自抗扰控制技术,提出便于工程应用的参数整定方法,并进一步提出考虑舵面损伤故障的参数整定原则,使控制器能够包络舵面正常和故障两种情况.仿真结果表明,所设计的线性自抗扰控制器鲁棒性强、收敛速度快,能较好地对舵面损伤故障进行被动容错控制.

摘要： 针对临近空间飞行器大空域飞行参数变化特性和传统PID控制参数难于调节的矛盾,提出了一种基于线性扩张状态观测器的线性自抗扰PD控制方法,采用一组控制参数即完成了飞行其大范围滑翔的攻角跟踪控制规律设计.设计过程和轨迹仿真表明提出的方法控制参数调节简单,姿态指令跟踪良好.

摘要： 针对临近空间飞行器大空域飞行参数变化特性和传统PID控制参数难于调节的矛盾,提出了一种基于线性扩张状态观测器的线性自抗扰PD控制方法,采用一组控制参数即完成了飞行其大范围滑翔的攻角跟踪控制规律设计.设计过程和轨迹仿真表明提出的方法控制参数调节简单,姿态指令跟踪良好.

摘要： 针对临近空间飞行器大空域飞行参数变化特性和传统PID控制参数难于调节的矛盾,提出了一种基于线性扩张状态观测器的线性自抗扰PD控制方法,采用一组控制参数即完成了飞行其大范围滑翔的攻角跟踪控制规律设计.设计过程和轨迹仿真表明提出的方法控制参数调节简单,姿态指令跟踪良好.

摘要： 针对临近空间飞行器大空域飞行参数变化特性和传统PID控制参数难于调节的矛盾,提出了一种基于线性扩张状态观测器的线性自抗扰PD控制方法,采用一组控制参数即完成了飞行其大范围滑翔的攻角跟踪控制规律设计.设计过程和轨迹仿真表明提出的方法控制参数调节简单,姿态指令跟踪良好.

摘要： 一种基于线性自抗扰的移动机器人速度解耦抗扰控制器，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)建立移动机器人前进速度和转向速度驱动的数学模型；步骤2)对数学模型进行速度的静态解耦；步骤3)速度动态解耦抗扰控制器设计。本发明可有效提升轮式移动机器的运动性能。

摘要： 本发明属于电力电子自动控制领域，公开了一种针对DC‑DC‑buck的基于滤波器的级联LADRC的抑噪抗扰控制方法，其内容是，基于ADRC思想，针对传统降压转换器输出滤波所造成的输出电压幅值、相位损失，提出了一种新的基于滤波器的级联LADRC抑噪抗扰控制方法，通过对比传统双闭环PI、LADRC和含滤波器的LADRC的仿真分析，本发明的方法在抑制噪声的同时补偿了输出幅值和相位缺失，有效利用了级联LADRC针对buck系统的实时估计和补偿能力，提升了系统的鲁棒性、确保了系统的跟踪精度，同时，在负载突变的情况下，也有效提高了系统的抗干扰能力。

摘要： 一种基于线性自抗扰的移动机器人速度解耦抗扰控制器，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)建立移动机器人前进速度和转向速度驱动的数学模型；步骤2)对数学模型进行速度的静态解耦；步骤3)速度动态解耦抗扰控制器设计。本发明可有效提升轮式移动机器的运动性能。

摘要： 本发明提供一种基于线性/非线性自抗扰控制的虚拟同步机并网控制方法，包括下列步骤：建立三相锁相环控制器，包括线性自抗扰控制部分和非线性自抗扰控制部分以及两者的切换控制；根据三相锁相环控制器的稳定性分析和控制性能，综合带宽法及经验法的优势，对三相锁相环中的相关控制参数进行整定；基于提升三相锁相环的动态性能、稳态滤波能力及抗干扰性能的要求，设计三相锁相环控制器的切换机制；将所述的三相锁相环控制器得到的并网点电压幅值、频率和相位通过逻辑关系引入虚拟同步机功率控制环路中，得到并网控制策略。

摘要： 本发明公开了一种线性/非线性自抗扰控制系统切换控制方法，包括建立自抗扰控制系统的步骤，对扩张状态观测器进行线性/非线性的切换的步骤，对状态误差反馈控制律进行线性/非线性的切换的步骤；其有益效果是：本发明具有更强的抗干扰能力，更高的控制精度；本发明的稳定性与初始状态无关；本发明的参数整定方法综合了“带宽法”及“经验法”的优势，便于兼顾考虑了采样步长、噪声等影响，无需考虑扰动幅度过大导致跟踪性能、控制性能变差的问题。

摘要： 一种线性自抗扰控制的动态无扰切换方法，属于工业自动化技术领域。该方法包括一阶线性自抗扰控制器和二阶线性自抗扰控制器的动态无扰切换方法。该动态无扰切换方法分别包括的跟踪算法，以及自抗扰控制与比例‑积分‑微分控制、手动控制三者之间的切换逻辑。本发明所提出的动态无扰切换方法，不仅可以在被控量等于设定值的稳态情况下，也可以在被控量不等于设定值的动态调节过程中实现无扰切换，保证控制量在切换过程中无跳变。仿真测试结果验证了该动态无扰切换方法的有效性，弥补了既有无扰切换方法的不足。

摘要： 本发明公开了一种多输入多输出非线性系统的线性自抗扰控制系统及其应用，多输入多输出非线性系统的线性自抗扰控制系统包括伺服驱动器和运动控制卡，伺服驱动器的输出端与非线性系统的电机相连接，伺服驱动器的输入端与运动控制卡相连接；所述运动控制卡包括自抗扰控制器和非线性系统的控制芯片电路，所述自抗扰控制器以软件形式写入所述控制芯片电路中；所述伺服驱动器中设有驱动芯片电路；控制芯片电路的输出端与驱动芯片电路的输入端对应连接，实现对电机的控制；自抗扰控制器采用基于动态逆的方法输出反馈控制率。本发明的线性自抗扰控制系统利用动态逆来求解控制率对总扰动进行补偿，从而解决了系统控制增益的不确定带来的控制器不稳定问题。

摘要： 本发明提供一种基于线性/非线性自抗扰控制的虚拟同步机并网控制方法，包括下列步骤：建立三相锁相环控制器，包括线性自抗扰控制部分和非线性自抗扰控制部分以及两者的切换控制；根据三相锁相环控制器的稳定性分析和控制性能，综合带宽法及经验法的优势，对三相锁相环中的相关控制参数进行整定；基于提升三相锁相环的动态性能、稳态滤波能力及抗干扰性能的要求，设计三相锁相环控制器的切换机制；将所述的三相锁相环控制器得到的并网点电压幅值、频率和相位通过逻辑关系引入虚拟同步机功率控制环路中，得到并网控制策略。

摘要： 本发明公开了一种线性/非线性自抗扰控制系统切换控制方法，包括建立自抗扰控制系统的步骤，对扩张状态观测器进行线性/非线性的切换的步骤，对状态误差反馈控制律进行线性/非线性的切换的步骤；其有益效果是：本发明具有更强的抗干扰能力，更高的控制精度；本发明的稳定性与初始状态无关；本发明的参数整定方法综合了“带宽法”及“经验法”的优势，便于兼顾考虑了采样步长、噪声等影响，无需考虑扰动幅度过大导致跟踪性能、控制性能变差的问题。

摘要： 一种线性自抗扰控制的动态无扰切换方法，属于工业自动化技术领域。该方法包括一阶线性自抗扰控制器和二阶线性自抗扰控制器的动态无扰切换方法。该动态无扰切换方法分别包括的跟踪算法，以及自抗扰控制与比例‑积分‑微分控制、手动控制三者之间的切换逻辑。本发明所提出的动态无扰切换方法，不仅可以在被控量等于设定值的稳态情况下，也可以在被控量不等于设定值的动态调节过程中实现无扰切换，保证控制量在切换过程中无跳变。仿真测试结果验证了该动态无扰切换方法的有效性，弥补了既有无扰切换方法的不足。