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MPPT控制器的线性自抗扰控制

MPPT控制器的线性自抗扰控制作者:郭睿任一峰卫芃毅栾天

来源:《现代电子技术》2020年第03期

线性自抗扰控制的适用性及整定

线性自抗扰控制的适用性及整定 周蓉;韩文杰;谭文 【摘要】线性自抗扰控制将被控对象看成串级积分系统,把其他信息都当成不确定性.这种处理方法简单,但是对什么样的系统有效,目前还没有理论给出确定的答案.本文证明任何带有积分行为的严格正则传递函数都可以由线性自抗扰控制的反馈控制器等价实现,从而表明线性自抗扰控制具有广泛的适用性,即只要其他线性控制方法能够控制的系统,线性自抗扰控制同样可以适用.为简化线性自抗扰控制器参数整定,本文针对工业过程中广泛存在的PID控制器,提出将PID参数转化为二阶自抗扰控制参数的方法.该方法转化的线性自抗扰参数以带宽形式表示,从而保留了传统线性自抗扰简单易调的特性,为线性自抗扰控制在工业过程的应用准备了基础. 【期刊名称】《控制理论与应用》 【年(卷),期】2018(035)011 【总页数】9页(P1654-1662) 【关键词】线性自抗扰控制;PID控制;参数整定;带宽方法;抗干扰性能 【作者】周蓉;韩文杰;谭文 【作者单位】华北电力大学控制与计算机工程学院,北京102206;华北电力大学控制与计算机工程学院,北京102206;华北电力大学控制与计算机工程学院,北京102206 【正文语种】中文 【中图分类】TP273

1 引言(Introduction) 自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)是中科院系统所韩京清研究员在深入剖析经典PID控制工作原理的基础上,吸收并发扬经典PID控制按误差进行调节的精髓,运用特殊非线性作用,提出的一种新型控制技术[1-2].自抗扰控制的核心思想是将系统内部的不确定性(定常或时变,线性或非线性)和外部不确定性(外部扰动)一起作为“总扰动”,通过构造扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对“总扰动”进行估计并实时补偿,从而获得较强的抗扰动能力.该方法不需要直接测量外扰,也不需要事先知道扰动作用规律,在了解了被控对象的相对阶次、输入输出通道个数、信号迟延时间等易获得且物理量清晰的特征量的基础上,就能够进行相关的控制器设计. ADRC具有控制超调小、响应速度快、精度高、抗干扰能力强等特点.但是,该方案结构还显得较为复杂,并且需要整定的参数较多,因此在实际应用中受到限制.为了克服这个困难,文献[3-4],考虑了自抗扰控制的“线性”版本.线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)利用所估计的误差及其各阶导数进行线性状态反馈,并且把ESO的设计和状态反馈的设计转化为控制器带宽(ωc)和观测器带宽(ωo)两个参数的选取,大大简化了ADRC的结构及参数整定,使得其在工业中应用得到可能[5-9]. 自抗扰控制仅需被控对象相对阶及增益信息,实际上是将被控对象看成积分串联模型,把其他信息都当成不确定性,这种处理方法简单,但是对什么样的系统有效,目前没有答案.文献[10-11]提出一种广义ADRC设计方法,在LADRC设计中加入被控对象模型已知信息,从而可以将LADRC应用范围扩展到一些复杂对象,如非最小相位系统、不稳定迟滞系统[12]等.文献[13]提出以现有控制器参数为基础的LADRC调参方法.该方法以现有控制器参数为基础,通过降阶及逼近,保证

自抗扰控制器的发展

自抗扰控制器的发展 引言 自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Controller,ADRC)是一种先进的控制算法,其主要目标是有效地处理系统中的不确定性和干扰。自抗扰控制器在克服内部和外部扰动方面具有显著的优势,可提高系统的稳定性和鲁棒性。本文将从自抗扰控制器的发展历程、技术特点、应用领域和未来展望等方面进行深入分析。 历史回顾 自抗扰控制器的发展可以追溯到20世纪90年代末期,由韩国学者Seung-Ki Cyn韩国学者Seung-Ki Cyn最先提出自抗扰控制器的概念。这一阶段的研究主要集中在理论层面,证明了自抗扰控制器的稳定性和优越性。随后的几年,自抗扰控制器逐渐发展成熟,并被广泛应用于各个领域。 技术特点 自抗扰控制器的主要技术特点包括: 1、控制策略:自抗扰控制器采用扩张状态观测器(ESO)来估计系统

中的未建模动态和干扰,并使用这些估计值来设计控制器。 2、模型建立:自抗扰控制器通过建立受控系统的数学模型,来提高控制精度和鲁棒性。 3、数据处理:自抗扰控制器采用非线性状态观测器来处理系统中的非线性因素,使得系统具有更好的动态性能。 自抗扰控制器的优点在于其具有较强的鲁棒性和适应能力,可以有效地处理各种不确定性和干扰。然而,其也存在一定的缺点,例如实现较为复杂,对参数的选择和调整要求较高。 应用领域 自抗扰控制器在各个领域都有广泛的应用。在航空航天领域,自抗扰控制器被用于提高飞机的稳定性和导航精度。在交通运输领域,自抗扰控制器被用于提高车辆的稳定性和安全性。此外,自抗扰控制器还在家电、工业控制等领域得到广泛应用。 未来展望 随着科学技术的不断发展和进步,自抗扰控制器未来可能的研究方向包括:

自抗扰控制技术简介

自抗扰控制技术介绍 1.自抗扰控制技术概述 1.1 什么是自抗扰控制技术 自抗扰控制器(Auto/Active Disturbances Rejection Controler, ADRC)技术, 是发扬PID控制技术精髓并吸收现代控制理论成就, 利用计算机仿真试验结果归纳和总结和综合中探索而来, 是不依靠被控对象正确模型、能够替换PID控制技术、新型实用数字控制技术。 1.2 自抗扰控制技术提出者——韩京清 韩京清, 朝鲜族, 1937生, 系统与控制教授, 中国科学院数学与系统科学研究院系统科学研究所研究员、博士生导师,长久从事控制理论与应用研究工作, 是中国控制理论和应用早期开拓者之一。 韩京清先生于1998年正式提出自抗扰控制这一思想。在这个思想提出以后, 中国外很多研究者都围绕着“自抗扰控制”展开实际工程应用研究。同时, 自抗扰控制理论分析研究也在不停深入。 1.3 自抗扰控制技术特点和优点 (1)自抗扰控制器采取“观察+赔偿”方法来处理控制系统中非线性与不确定性, 同时配合非线性反馈方法, 提升控制器动态性能。 (2)自抗扰控制器算法简单、易于实现、精度高、速度快、抗扰能力强。 (3)统一处理确定系统和不确定系统控制问题; 扰动抑制不需外扰模型或者外扰是否观察; 控制算法不需辨识控制对象; 统一处理非线性和线性系统; 能够进行时滞系统控制; 解耦控制只要考虑静态耦合, 不用考虑动态耦合等。

2.自抗扰控制技术提出背景 2.1 现代控制理论缺点和改善 现代控制理论以状态变量描述为基础, 以状态反馈实现极点配置来改善全局动态特征问题。所以, 此种控制关键手段是状态反馈。“这种全局控制方法需要知道相关开环动态特征先验知识和状态变量信息, 这在很多工程实际中是很不现实, 因为工程实际提供不了相关开环动态特征多少先念知识, 所以这种全局控制方法是极难在实际中得到应用。”这就是现代控制理论缺点, 这也限制了这种控制方法在工程实际中应用。 实际上, 要实现控制目, 不一定要知道系统开环动态特征。实现控制关键目是施加控制力, 使目标值与输出值之间误差衰减下去, 所以只需要知道开环动态特征具体表现量。这就是将状态反馈理念转换为误差反馈理念。图(1)、图(2)是这两种控制方法框图。 图(1)基于状态反馈全局控制方法 图(2)基于误差反馈“过程控制”

自抗扰控制器及其应用研究

自抗扰控制器及其应用研究 自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Controller,ADRC)是一种具有较强鲁棒性的控制方法,适用于多种系统和场景。在面对复杂环境和非线性系统时,自抗扰控制器能够有效地抑制干扰,提高系统的性能和稳定性。本文将探讨自抗扰控制器的研究背景和意义,以及其设计方法和在各个领域中的应用。 自抗扰控制器是由我国学者韩京清先生提出的一种新型控制方法。自抗扰控制器通过实时估计并补偿系统中的不确定性和扰动,实现对系统的精确控制。自抗扰控制器的研究现状表明,其在各个领域中均具有广泛的应用前景,包括机器人、电动汽车、飞机等。 扰动估计与补偿:通过引入扩张状态观测器(ESO),自抗扰控制器能够实时估计系统中的扰动和不确定性,并采用补偿算法对其进行抑制。 控制器优化:针对不同的系统和应用场景,需要优化控制器的参数,以提高自抗扰控制器的性能和鲁棒性。 状态观测器设计:状态观测器是自抗扰控制器的核心组成部分,其设计需要考虑系统的动态特性和噪声干扰等因素。

在自抗扰控制器设计过程中,需要注意以下事项: 确保控制器的稳定性:在设计和优化控制器时,必须确保控制器的稳定性,避免系统出现振荡或失稳。 考虑控制器的实时性:自抗扰控制器的实时性是其优点之一,但也是设计的难点之一。在实现控制器时,需要保证其实时性要求。 自抗扰控制器在各个领域中均有广泛的应用。在机器人领域,自抗扰控制器能够有效地抑制外部干扰和内部不确定性对机器人控制性能 的影响,提高机器人的轨迹跟踪精度和稳定性。在电动汽车领域,自抗扰控制器可以应对复杂的动力系统和电池管理系统的干扰,实现更加高效和稳定的能量管理。在飞机领域,自抗扰控制器能够应对多种扰动和不确定性,包括气流、负载变化等,提高飞机的稳定性和安全性。 在应用过程中,自抗扰控制器也面临一些挑战。例如,对于某些复杂系统或特定场景,自抗扰控制器的性能可能受到限制。实现自抗扰控制器的实时性要求可能需要进行高效的算法设计和优化。 自抗扰控制器作为一种新型的控制方法,具有较强的鲁棒性和实时性,适用于多种系统和场景。本文通过对自抗扰控制器的研究背景和意义

自抗扰控制的稳定性的若干问题研究

自抗扰控制的稳定性的若干问题研究 报告人:陈*强 在本次报告中,陈增强教授介绍了一种新型的先进控制方法与技术,即自抗扰控制,它在诸多领域如工业过程控制、电力系统、航空航天中获得了良好控制效果。这是一种新型的、不依赖被控对象模型的、易于操作的控制方法。 报告中首先介绍了研究自抗扰技术的背景和意义,是为了解决工业控制中的典型难题,该技术可以较好地处理非线性、强耦合、多变量问题,因此,研究自抗扰控制技术的稳定性和鲁棒性具有重要意义。报告中介绍了针对非线性系统、大时滞系统、非最小相位大时滞系统等典型的复杂过程,陈教授团队设计了线性自抗扰控制器,对闭环控制系统的稳定性和鲁棒性问题进行了分析。 报告中对自抗扰控制技术的原理进行了介绍,并对非线性系统自抗扰控制的全局渐进稳定性进行了证明和仿真验证,对于一阶非线性系统,设计线性自抗扰控制器,通过推到,证明了控制系统是全局渐进稳定的,并对该结果进行了仿真验证,证明了该技术的可行性;同时针对二阶非线性系统,同样对其渐进稳定性进行了推导和仿真验证;接着,在报告中,陈教授对一阶惯性大时滞系统的Smith 预估自抗扰控制进行了稳定性分析和参数分析,介绍了设计原则,同时对于一阶大时滞降阶自抗扰预估控制的鲁棒性进行了分析,说明的了其稳定可行域及相角裕度问题;最后,陈教授介绍了非最小相位时滞系统的自抗扰控制,介绍了新型Smith自抗扰控制,对其性能进行了分析并进行了仿真验证,得出了其稳定性、鲁棒性的分析结果。 在本次报告的学习中,我学到了一种新型的控制技术,对于我本身就是控制工程专业的学生来说,进一步开阔了自己视野,提高了自己的知识储备量,同时也发现了自己身上的许多不足之处,报告中多次涉及到理论推导让我理解起来比较困难,有许多地方自己还是没能听懂,这让我发现了自身数学基础知识的不扎实,在后续的研究生学习中,会有很大影响,这需要我自己去不断弥补。

线性自抗扰控制和模糊PID控制在永磁同步电机应用效果对比研究

线性自抗扰控制和模糊 PID控制在永磁 同步电机应用效果对比研究摘要 采用线性自抗扰控制(二阶LESO+PD)和模糊PID控制策略分别对相同的永磁同步电机进行变速(负载恒定)仿真和变负载(速度恒定)的仿真,对比在不同条件下两种控制算法控制性能的优劣。通过对比示波器的波形变化,发现LADRC 相对于模糊PID,在实时性这一方面更有优势,稳定过后波动更小,但是线性自抗扰控制算法容易引起超调,并且在参数调节的规律方面没有模糊PID好掌握,两种控制算法各有优劣。 关键词:永磁同步电机;线性自抗扰控制;线性状态观测器;模糊PID控制 0引言 近年来,随着机器人、新能源汽车和高性能驱动领域的不断发展,永磁同步电机(PMSM)因其低功耗、性能稳定和便于控制等特点走进了人们的视线中,已经在各个领域开始取代电刷式电机。永磁同步电机的数学模型不是一个线性的系统,并且具有多变量以及强耦合的特性[2],基于此要在控制上实现精确控制并非易事。 为了实现对永磁同步电机的优良控制,传统的PID控制因为其自身对多变环境适应能力较弱、控制精度低等劣势,很多学者和工程师们在不断地探索控制精度更为精确与抗扰动能力更强的控制算法。现今的PID已经变得越来越智能化。目前控制领域研究较为突出的智能PID控制体系由模糊PID、神经网络PID、粒

子群模糊PID等构成[3-5]。中国科学院韩京清研究员在20世纪80年代末提出自抗 扰控制器( ADRC)[6]。但由于ADRC自身需要调节的参数较多,造成难以调节的 困难,从而没有在实际工程中得到大规模的应用。高志强博士在韩京清老师提出 的理论基础上,将非线性的自抗扰控制(ADRC)转换成线性自抗扰控制(LADRC),从而简化了自抗扰控制技术,而抗扰动性能并不比韩京清老师提出的控制算法性 能差,在工程应用方面日渐成为热点。 本文根据电机的特性,分别设计了应用到永磁同步电机上的二阶线性自抗扰 控制算法和模糊PID控制算法,并在Matlab/Simulink进行了算法模型的搭建。 通过观察和分析Matlab/Simulink中的示波器波形数据及波形变化,对比了在不 同条件下两种控制算法控制性能的优劣。 1 无模型线性自抗扰控制器设计 LADRC主要由两个部分组成:线性状态观测器(LESO)和比例微分(PD)线性组 合控制律。以二阶系统为例,被控对象可以用以下形式表示: (1-1) 其中y、u是系统的输出与输入,为扰动。、、均未知,b部分已 知(已知部分为b0),则(2-1)可以写成 (1-2) 其中为总扰动,总扰动包括内扰和外扰。 选取状态变量: (1-3) 则式(2-2)的扩张状态空间可以写为: (1-4)

(完整)ADRC

自抗扰控制的研究 一、自抗扰控制的起源 自抗扰控制器从其设计思想源头至今已经经历了20 多年的曲折发展,如今自抗扰控制器在控制界已具有一定知名度,不少人被其独特的控制思想及卓越的控制品质所吸引,积极致力于在尖端科技领域的应用。 经典PID 控制在工程实践中得到广泛的应用,它不依靠系统的数学 模型,而是通过调节实际轨迹与期望轨迹的误差大小和方向来实施,这是一种基于过程误差的误差控制方法。基于误差的控制方法,也就是近代导引理论中的控制律,通常不是纯粹状态变量的函数,而是由系统的某些实时变量或它们的组合来实现。从控制的目的来看 , 它只要求控制好一个过程 ,而不关心系统内部的结构和状态的变化。PID 控制的合理之处在于综合误差的过去(积分项I),现在(比例项P)和将来(微分项 D)的行为设计反馈律 , 其控制机理完全独立于对象的数学模型 , 这是 PID 在过程控制中能够得到大量应用的根本原因。然而它的局限性却在于生成控制量的方法只是比较简单地处理“目标与实际行为之间的误差”,也就是说,PID 控制兼有“不依靠模型设计"的优点和“简单加权处理”的缺点。 现代控制理论虽然对系统分析(即对控制系统基本机制的认识)作出了很大贡献,提高了人们对控制系统的认识。在现代控制理论时期,无论对线性系统还是非线性系统,采用时域方法还是频域方法,系统的数学模型都已成为分析和设计的出发点或建模与辨识的归宿.然而依靠模型建立控制率的方法在控制工程中遇到了很大的挑战,首当其冲的就是鲁棒性问题。表现在大量的工程对象给不出合适的数学模型,或者数学模型与实际的系统有较大的差异,使得我们通过先进控制理论所得到的控制方法很难得到实际应用,从而大大限制了这些先进控制理论的使用。事实上,基于系统模型的方法能指出系统的许多结构性质,如能空性,能观性,抗干扰性,解耦行和稳定性等,再利用这些全局结构性质来设计控制率,如极点配置,反馈线性化和逆系统等方法。但是,一个不容忽视的问题是,这些控制技术至今都无法提出一种像PID控制器那

永磁同步电机的自抗扰控制方法研究

永磁同步电机的自抗扰控制方法研究 以《永磁同步电机的自抗扰控制方法研究》为标题,本文介绍了永磁同步电机的自抗扰控制方法的研究内容。首先,本文介绍了永磁同步电机的基本结构及工作原理,接着讨论了永磁同步电机的自抗扰控制原理,并分析了目前存在的问题。其次,本文介绍了永磁同步电机的自抗扰控制器的设计方法,重点介绍了解耦控制、非线性控制、自抗扰控制的原理、特征和方法,介绍了模糊控制、神经网络控制及其相关思想、原理和应用方法。最后,本文指出了永磁同步电机自抗扰控制存在的问题及其解决方法,例如采用解耦控制器、非线性控制器、自抗扰控制器等技术来改善电机的自抗扰控制性能。 永磁同步电机是一种重要的电机,它具有较高的执行精度和较低的运行成本,在机械行业中被广泛应用。它的自抗扰控制能力也非常重要,这就要求它的质量必须得到有效的改进。永磁同步电机的自抗扰控制技术在设计时,考虑外加噪声、不确定性及其他影响的因素,设计出更适合的控制器。解耦控制、非线性控制、自抗扰控制等技术是改进永磁同步电机自抗扰控制性能的有效方法,它们可以有效降低电机运行中产生的噪声、不确定性等影响。此外,模糊控制、神经网络控制也是改进永磁同步电机自抗扰控制性能的有效手段,它们可以减少外加噪声、不确定性对电机运行精度的影响。 由于永磁同步电机的自抗扰控制能力非常重要,因此必须进行更深入的研究来改进永磁同步电机的自抗扰控制性能。一方面,应该从控制器设计的角度,研究解耦控制、非线性控制、自抗扰控制等技术

来改善永磁同步电机的自抗扰控制性能。另一方面,应该着重研究用模糊控制、神经网络控制等技术设计出更低噪声的永磁同步电机,从而提高永磁同步电机的自抗扰控制性能。 总之,永磁同步电机的自抗扰控制能力是非常重要的,因此必须进行深入的研究来改进永磁同步电机的自抗扰控制性能。可以采用解耦控制、非线性控制、自抗扰控制、模糊控制、神经网络控制等技术来改善永磁同步电机的自抗扰控制性能,从而降低外加噪声、不确定性等影响,提高永磁同步电机的质量。

自抗扰控制器的结构化文本设计与应用

自抗扰控制器的结构化文本设计与应用 姜萍;孙凌燕;刘腾娇;李留根 【摘要】The water level control process for double tank system is complicated because of its characteristics of large inertia, non-linearity and many uncertain disturbances. For such level control, by using RSLogix5000 software, and structured text language, various components of active disturbance rejection control(ADRC) are compiled, and with the programming method of combining modularization and functional graphics, the ADRC module is implemented. The simulation test verifies that the active disturbance rejection controller is able to realize fast speed control without overshoot, and features strong anti interference capability; the structured test programming method conforms IEC61131 international standard, it is convenient, feasible, with strong applicability, and is valuable to be referenced in engineering applications of relevant algorithm.%双容水箱液位控制因其动态特性惯性大、非线性且存在多种不确定扰动,导致控制过程比较复杂。针对液位控制,运用RSLogix5000软件,使用结构化文本语言编写自抗扰控制器的各个组成部分,并采用模块化和功能图相结合的编程方式实现了自抗扰控制器模块。仿真试验证明,自抗扰控制器能够实现快速无超调的控制,具有很强的抗干扰特性,说明结构化文本编程的方法符合IEC 61131国际标准,方便可行,适用性强,对相关算法的工程化应用具有参考价值。 【期刊名称】《自动化仪表》 【年(卷),期】2014(000)012

自动控制原理自抗扰控制知识点总结

自动控制原理自抗扰控制知识点总结自动控制原理中的自抗扰控制是一种重要的控制策略,它通过对系统进行建模和分析,设计合适的控制器来抵消外部干扰的影响,从而提高系统的稳定性和鲁棒性。本文将对自抗扰控制的概念、原理以及相关应用进行总结和阐述。 一、概念和原理 1.1 自抗扰控制的概念 自抗扰控制,即自适应抗扰控制,是指通过对系统内部和外部干扰进行建模和估计,设计合适的控制器来抵消干扰的影响,从而实现对系统的控制。其核心思想是通过主动干预和补偿,让控制器能够实时感知干扰的存在并及时做出相应的调整,使得受控对象的输出能够更好地接近期望值。 1.2 自抗扰控制的原理 自抗扰控制的原理主要包括系统建模、干扰估计和抗扰控制器设计三个方面。 首先,需要对系统进行准确的建模,包括系统的动力学特性、结构和参数等。通过建立数学模型,可以更好地理解系统的行为和响应,为后续的分析和设计提供基础。 其次,需要针对系统的干扰进行估计和补偿。通过对干扰源的建模和分析,可以获得干扰的特征和变化规律,然后利用相应的算法和方

法对干扰进行估计。最后,将估计得到的干扰信号与系统输出进行比较,生成补偿信号,并通过控制器对系统进行调整,实现对干扰的抵消。 最后,根据系统的特点和要求,设计合适的抗扰控制器。抗扰控制器可以通过经典控制理论或现代控制方法进行设计,如PID控制、模糊控制、神经网络控制等。控制器的设计要考虑系统的稳定性、响应速度和干扰抵消效果等指标。同时,还需要根据实际应用中的需求,对控制器进行调优和参数整定,以提高系统的性能和鲁棒性。 二、自抗扰控制的应用 2.1 机械系统控制 自抗扰控制在机械系统中的应用非常广泛。例如,对于一台机器人的运动控制,由于外部干扰的存在,可能导致机器人的轨迹偏差或者姿态稳定性下降。通过自抗扰控制策略,可以实时估计和补偿外部干扰的影响,使得机器人能够更好地完成预定的任务。 2.2 电力系统控制 在电力系统中,自抗扰控制可以应用于电网频率控制、电压稳定控制等方面。由于电力系统中存在着各种各样的负荷变化和扰动,采用自抗扰控制策略能够有效地减小系统的振荡和波动,提高电力系统的稳定性和可靠性。 2.3 运动控制

自抗扰控制器参数整定方法的研究

自抗扰控制器参数整定方法的研究 自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Controller,ADRC)是一种具有鲁棒性的控制方法,它在各个领域得到了广泛的应用。然而,自抗扰控制器的性能很大程度上取决于参数的整定。因此,研究自抗扰控制器参数整定方法具有重要的实际意义。 自抗扰控制器参数整定方法的研究发展迅速,现有的研究主要集中在理论分析和实验设计两个方面。在理论分析方面,研究者们主要从扰动的估计和控制器设计两个方面展开研究。在实验设计方面,则主要控制器的实现及其对不同系统的应用。然而,现有的研究还存在一些问题,如参数整定缺乏系统性,实验验证不够充分等。 本文从理论分析和实验设计两个方面研究自抗扰控制器参数整定方法。基于自抗扰控制器的原理,建立系统的数学模型。然后,采用遗传算法对控制器参数进行全局搜索和优化,以实现最佳控制效果。通过实验验证所提出方法的可行性和优越性。 通过实验验证了所提出方法的可行性和优越性。实验结果表明,本文所提出的参数整定方法能够有效提高自抗扰控制器的性能,减小系统的稳态误差和超调量。同时,对比实验也证明了本文所提出方法的有效性。

本文研究了自抗扰控制器参数整定方法,提出了一种基于遗传算法的全局优化方法。通过理论分析和实验验证,证明了所提出方法的有效性和优越性。然而,本文的研究仍存在一些不足之处,如未考虑非线性系统、控制器的优化算法还有待进一步改进等。未来的研究方向可以包括拓展该方法在复杂系统和非线性系统中的应用,优化控制器的设计以及发展更加智能化的优化算法。 在复杂工业生产过程中,系统的干扰和不确定性常常成为制约控制系统性能的主要因素。为了提高系统的抗干扰能力和鲁棒性,自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)方法应运而生。同时,为了使控制系统达到最佳性能,对控制器参数进行合理整定也显得尤为重要。本文将围绕自抗扰控制及控制器参数整定方法展开研究,旨在提高控制系统的性能并优化参数整定方法。 自抗扰控制技术自提出以来,已广泛应用于各类工业过程控制领域。通过对系统扰动的实时估计和补偿,自抗扰控制能够有效地提高系统的稳定性和鲁棒性。然而,现有的自抗扰控制方法在应对复杂非线性系统时,仍存在一定的局限性。针对控制器参数整定方法的研究也大多集中在理论层面,实际应用中仍存在一定的挑战。 自抗扰控制技术的基本原理在于通过构造扩张状态观测器,对系统中

自抗扰控制器的绝对稳定性分析

自抗扰控制器的绝对稳定性分析 自抗扰控制器是一种控制器,可以抵抗外部干扰和模型不确定性的影响,保证控制系统的稳定性和性能。在实际工程中,自抗扰控制器广泛应用于各种工业自动化控制系统,如机器人、飞行器、电力系统等。本文将从绝对稳定性的角度出发,对自抗扰控制器的稳定性进行分析和解释。 绝对稳定性是控制系统理论中的一个重要概念,描述了只要控制器参数不变,系统不受任何扰动,控制系统才能保持稳定。自抗扰控制器通过引入自抗扰项来抵抗外界扰动,并且使用统一的控制框架来处理系统动态和外部干扰的耦合,因此能够提高控制系统的鲁棒性和稳定性。在描述自抗扰控制器的绝对稳定性之前,我们需要先介绍赫尔曼 - 博德定理(Hermite-Biehler theorem)。 赫尔曼 - 博德定理是控制系统理论中的一个定理,用于描述极点和零点的分布关系,即控制系统的稳定性和性能关系。在自抗扰控制系统中,自抗扰项引入后,控制系统的稳定性由自抗扰项的极点和系统的极点共同决定。因此,赫尔曼 - 博德定理也适用于自抗扰控制系统的极点和零点的分布关系。 对于自抗扰控制器,建立Lyapunov函数,假设系统动态包含一阶惯性项,则控制系统可以写成如下形式: $\dot{x}(t)=Ax(t)+Bu(t)+Ew(t)$ 其中,x(t)是系统的状态向量,A是系统的动态矩阵,B是输

入矩阵,u(t)是控制器输出,w(t)是外部干扰,E是自抗扰项的系数矩阵。 根据赫尔曼 - 博德定理,有如下结论: 1. 如果自抗扰项的极点均在单位圆内,则控制系统绝对稳定,即系统对于任何外部干扰都是稳定的。 2. 如果自抗扰项的极点均在单位圆外,则控制系统不是绝对稳定,可能存在不可控的振荡和不稳定。 3. 如果自抗扰项的极点既在单位圆内又在单位圆外,则系统是条件稳定的,对于某些外部干扰可以稳定,对于某些外部干扰可能不稳定。 综上所述,自抗扰控制器具有较好的鲁棒性和稳定性,但是仍然存在一些条件和限制。在实际工程应用中,需要根据系统性质和实际需求选择合适的自抗扰控制器,并进行系统稳定性分析和实验验证。

线性自抗扰控制器的稳定性研究

线性自抗扰控制器的稳定性研究 核心主题:本篇文章主要研究了线性自抗扰控制器的稳定性问题,旨在提高控制系统的性能和鲁棒性。 问题陈述:在复杂的工业过程中,由于外部干扰和系统非线性因素的影响,控制系统的稳定性经常受到挑战。为了解决这个问题,本文研究了线性自抗扰控制器的稳定性,并针对一类非线性系统进行了分析。研究方法论:本文采用理论分析和仿真研究的方法,首先建立了一类非线性系统的数学模型,并采用线性自抗扰控制器进行控制。然后,通过数值模拟和实验验证,对控制器的稳定性和性能进行了评估和分析。 研究结果:经过大量的数值模拟和实验验证,本文发现所设计的线性自抗扰控制器能够有效地抑制外部干扰和系统非线性因素的影响,从而提高了控制系统的稳定性和鲁棒性。该控制器还具有响应速度快、能耗低等优点,具有较高的实际应用价值。 讨论:本文研究的线性自抗扰控制器具有广泛的应用前景,尤其适用于复杂系统和不确定性较大的场景。然而,对于不同类型和规模的工业过程,控制器的参数和结构可能需要进行相应的调整和优化。未来

的研究方向可以包括拓展该控制器的应用范围、优化控制算法以提高性能等方面。 本文对线性自抗扰控制器的稳定性进行了深入研究,通过理论分析和实验验证,验证了该控制器在提高控制系统性能和鲁棒性方面的有效性。因此,该研究对工业过程控制领域具有一定的参考价值,并呼吁对该领域进行更深入的研究和应用探索。 随着工业控制的不断发展,对控制精度和稳定性的要求也越来越高。二阶系统作为一类常见的控制系统,其线性自抗扰控制器的设计与优化成为了研究热点。本文将围绕二阶系统线性自抗扰控制器频带特性与参数配置进行研究,旨在提高控制系统的性能和鲁棒性。 在过去的几十年中,针对二阶系统线性自抗扰控制器的设计问题,已经有许多研究工作取得了显著的成果。其中,研究者们主要了控制器的频带宽度和衰减率等特性,并针对不同的二阶系统结构进行了分析。然而,仍存在一些问题有待进一步探讨。例如,如何权衡控制器的频带特性和鲁棒性,以及如何优化控制器的参数配置以实现更好的控制效果,这些问题仍然没有得到完全解决。 本文将采用理论分析和实验设计相结合的方法,对二阶系统线性自抗扰控制器频带特性与参数配置进行深入研究。我们将建立二阶系统的

MPPT控制原理

MPPT控制原理 MPPT(Maximum Power Point Tracking)是一种太阳能光伏系统中常用的控制原理,主要用于提高光伏系统的能量转换效率。MPPT控制原理的核心是通过调节光伏阵列的工作点,使其始终工作在最大功率点上,从而最大限度地提取光伏电池的能量。 为了更好地理解MPPT控制原理,我们首先需要了解光伏电池的工作特性。光伏电池的输出功率与光照强度和电压之间存在着一定的关系,当光照强度不变时,电压越高,输出功率越大。然而,光照强度是随着时间和环境变化的,因此光伏电池的工作点也会不断变化。如果光伏电池的工作点偏离了最大功率点,系统将无法充分利用光能,导致能量转换效率降低。 MPPT控制原理的基本思想是通过不断调节光伏电池的输出电压和电流,使光伏电池的工作点始终处于最大功率点。具体来说,MPPT控制器会对光伏电池的输出电压和电流进行监测,并根据监测结果调节电池的工作点。当光伏电池的输出功率小于最大功率时,MPPT控制器会逐渐增加电池的负载电流,以提高输出功率。相反,当光伏电池的输出功率超过最大功率时,MPPT控制器会逐渐减小电池的负载电流,以降低输出功率。通过这种方式,MPPT控制器能够实时跟踪光伏电池的最大功率点,从而提高系统的能量转换效率。 在实际应用中,MPPT控制器通常采用迭代搜索算法来寻找最大功率点。常见的迭代搜索算法包括增量调整法、开关法和模拟法等。这些算法通过不断调节光伏电池的负载电流或电压,以逼近最大功率点。其中,增量调整法是最常用的一种算法,其基本思想是根据光伏电池的当前输出功率与上一次输出功率的比较结果,调节电池的负载电流或电压,直到找到最大功率点为止。 总之,MPPT控制原理通过实时跟踪光伏电池的最大功率点,调节电池的工作点,从而提高系统的能量转换效率。这种控制原理在太阳能光伏系统中得到广泛应用,可以有效提高能源利用率,降低光伏系统的成本。

一阶时滞系统线性自抗扰控制器参数稳定域分析

一阶时滞系统线性自抗扰控制器参数稳定域分析 李大字;于文龙;靳其兵 【期刊名称】《控制理论与应用》 【年(卷),期】2017(034)009 【摘要】The selection of controller parameters plays an important role to the stability of the closed-loop system when a linear active disturbance rejection controller(LADRC)is used to control a time-delay system. Unfortunately,for time-delay systems,there is no effective way to quantificationally obtain the stability region of LADRC.In this paper,the stability region of LADRC parameters is accurately determined by the dual-locus diagram method for first order time-delay systems controlled by LADRC.Motivated by the dual-locus diagram property,the problem of solving characteristic equation root distribution of control systems with time delay is effectively transformed into the problem of finding the frequency of the dual-locus diagram intersection point.Thus,the stability region which can guarantee the stability of the closed-loop system can be obtained.The obtained stability region provides a theoretical basis for the LADRC tuning of system with time delay. Simulation results demonstrate the validity of the proposed method.%当使用线性自抗扰控制器(linear active disturbance rejection controller,LADRC)控制时滞系统时,闭环系统的稳定性与控制器参数的选取有较大的关系.如何定量求取线性自抗扰针对时滞系统的参数稳定域还没有有效的方法.本文针对线性自抗扰控制器控制一阶时滞系统,利用双轨迹

光伏MPPT的工作原理

光伏MPPT的工作原理 光伏逆变器是光伏发电系统中的核心部件,而MPPT技术是光伏逆变器的核心技术,那么,什么是光伏MPPT呢? 最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,简称MPPT)系统是一种通过调节电气模块的工作状态,使光伏板能够输出更多电能的电气系统能够将太阳能电池板发出 的直流电有效地贮存在蓄电池中,可有效地解决常规电网不能覆盖的偏远地区及旅游地区的生活和工业用电,不产生环境污染。 MPPT控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压,并追踪最高电压电流值(VI),使系统以最大功率输出对蓄电池充电。应用于太阳能光伏系统中,协调太阳能电池板、蓄电池、负载的工作,是光伏系统的大脑。

1 MPPT的作用 关于MPPT的作用,可用一句话体现:光伏电池的输出功率与MPPT控制器的工作电压有关,只有工作在最合适的电压下,它的输出功率才会有个唯一的最大值。 由于太阳能电池收到光强以及环境等外界因素的影响,其输出功率是变化的,光强发出的电就多,带MPPT最大功率跟踪的逆变器就是为了充分的利用太阳能电池,使之运行在最大功率点。也就是说在太阳辐射不变的情况下,有MPPT 后的输出功率会比有MPPT前的要高。

2 MPPT的原理 MPPT控制一般是通过DC/DC变换电路来完成的,光伏电池阵列与负载通过DC/DC电路连接,最大功率跟踪装置不断检测光伏阵列的电流电压变化,并根据其变化对DC/DC变换器的PWM驱动信号占空比进行调节。 对于线性电路来说,当负载电阻等于电源的内阻时,电源即有最大功率输出。虽然光伏电池和DC/DC转换电路都是

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