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内模控制研究的新发展 被引量：66
1
作者 周涌 陈庆伟 胡维礼 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期475-482,共8页
概述了内模控制(IMC)的研究现状和新发展,详细论述了内模控制特别是非线性系统内模控制研究中的主要方面及其研究成果.首先介绍了内模控制中的各种建模方法,指出它们各自的优缺点,并根据内模控制的发展趋势着重分析了内模控制器的设计... 概述了内模控制(IMC)的研究现状和新发展,详细论述了内模控制特别是非线性系统内模控制研究中的主要方面及其研究成果.首先介绍了内模控制中的各种建模方法,指出它们各自的优缺点,并根据内模控制的发展趋势着重分析了内模控制器的设计及其改进结构,内模控制与其他控制方法的结合方式等几个关键性问题.最后指出了内模控制研究中存在的一些混淆,并探讨了这一研究领域的发展方向. 展开更多
关键词 内模控制 非线性系统 线性化 抗饱和 稳定性 鲁棒性
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控制系统Anti-Windup设计综述 被引量：44
2
作者 杨明 徐殿国 贵献国 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期622-626,631,共6页
综述了Anti-W indup算法的发展过程,以及大致的分类情况和各种方法的应用特点。不同角度定义的W indup现象会产生不同类型的Anti-W indup算法结构,大致可将其分为:线性结构和非线性结构算法。线性结构算法又产生两种主要类型:传统的Anti... 综述了Anti-W indup算法的发展过程,以及大致的分类情况和各种方法的应用特点。不同角度定义的W indup现象会产生不同类型的Anti-W indup算法结构,大致可将其分为:线性结构和非线性结构算法。线性结构算法又产生两种主要类型:传统的Anti-resetW indup和条件作用。线性结构Anti-W indup算法一般符合两步法设计原则,但由于其分步设计原则,忽略了线性控制器和非线性补偿环节是同时作用在系统闭环响应中,造成了系统综合困难,即补偿后的系统性能没有明确的数学表达。针对这一问题,众多学者在线性结构算法的基础上提出了不同的设计方案,理论上取得了许多成果,可以在补偿器设计的同时得到预期的动静态性能。但是,由于事先设计的算法过于复杂,制约其在应用领域的推广,因而应用最为广泛的还是传统的Anti-resetwindup算法。如何简化事先设计算法推广其应用或改进传统的Anti-resetwindup算法直接获取最优补偿效果将是今后该领域研究的主要方向。 展开更多
关键词 anti—windup 饱和非线性 系统综合
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一种具有预测功能的抗积分饱和PI速度控制器 被引量：30
3
作者 周华伟 温旭辉 +1 位作者 赵峰 张剑 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期15-21,共7页
在交流调速系统中,当给定大阶跃时,传统PI控制器由于积分饱和原因无法使系统在实现响应快速性的同时满足小超调甚至无超调。为解决该问题,研究了PI控制器和PD控制器,提出一种具有预测功能的抗积分饱和PI速度控制策略。该策略利用PD预测... 在交流调速系统中,当给定大阶跃时,传统PI控制器由于积分饱和原因无法使系统在实现响应快速性的同时满足小超调甚至无超调。为解决该问题,研究了PI控制器和PD控制器,提出一种具有预测功能的抗积分饱和PI速度控制策略。该策略利用PD预测功能,根据其输出值的符号控制PI控制器的积分方向。当误差较大时,PI输出饱和,系统响应速度最快;而当误差较小时,积分器及时退出饱和,系统响应速度以负指数规律衰减至零;最终系统稳定于目标转速。实验结果表明该策略不但具有优良的动态性能,而且保留了传统PI的鲁棒性能和稳态性能。 展开更多
关键词 速度控制 PI控制 PD控制 积分饱和 抗积分饱和 预测控制
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线性自抗扰控制的抗饱和补偿措施 被引量：23
4
作者 周宏 谭文 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1457-1463,共7页
控制输入约束是实际工业过程中普遍存在的现象,然而控制器设计中通常都假设执行机构动态是线性的,因此当执行机构存在约束时,执行机构输出信号与控制器输出信号不一致,使系统的动态性能降低,甚至导致系统不稳定.本文针对线性自抗扰控制(... 控制输入约束是实际工业过程中普遍存在的现象,然而控制器设计中通常都假设执行机构动态是线性的,因此当执行机构存在约束时,执行机构输出信号与控制器输出信号不一致,使系统的动态性能降低,甚至导致系统不稳定.本文针对线性自抗扰控制(linearactive disturbance rejection control,LADRC)执行机构的约束问题,提出两种抗饱和补偿方案,利用LADRC扩张状态观测器估计控制器状态或者控制器输出与执行器输出的误差,从而使LADRC能快速消除饱和.将这两种方法用到含执行机构饱和的一阶惯性加迟延被控对象进行仿真研究,结果表明两种补偿措施下线性自抗扰控制器能得到较好的控制性能.随后本文将LADRC抗饱和思想推广到负荷频率控制系统(load frequency control,LFC)中,仿真表明基于误差补偿的抗饱和方案对于LFC系统更为有效. 展开更多
关键词 线性自抗扰控制 控制输入约束 抗饱和 负荷频率控制 扩张状态观测器
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抗饱和控制的一些新进展 被引量：14
5
作者 吴风 王景成 +1 位作者 方小生 缪银龙 《化工自动化及仪表》 CAS 2007年第2期1-6,共6页
综述抗饱和控制框架和主要理论的发展历史,主要介绍抗饱和领域的一些新进展,给出简要的评价,并提出进一步研究的若干方向和问题。
关键词 抗饱和 非线性系统 稳定性 动态补偿
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四旋翼无人机的偏航抗饱和与多模式PID控制 被引量：19
6
作者 彭程 白越 +2 位作者 乔冠宇 宫勋 田彦涛 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期415-423,共9页
四旋翼无人机偏航运动能力比俯仰、滚转运动能力弱,因此在偏航运动上更容易出现执行器饱和.特别在外界干扰下,偏航常常出现饱和现象,对此从实际工程出发提出了一种多模式PID(MMPID)控制器,抑制偏航饱和,并保证在外界干扰情况下具有较好... 四旋翼无人机偏航运动能力比俯仰、滚转运动能力弱,因此在偏航运动上更容易出现执行器饱和.特别在外界干扰下,偏航常常出现饱和现象,对此从实际工程出发提出了一种多模式PID(MMPID)控制器,抑制偏航饱和,并保证在外界干扰情况下具有较好的偏航控制性能.首先,根据四旋翼无人机的动力学模型,设计了基于MMPID的偏航控制器.MMPID算法具有多模式特性,在满足一定条件时采取退饱和控制策略.其次,利用李亚普诺夫稳定理论证明了基于MMPID的偏航控制系统的稳定性.最后,通过四旋翼无人机偏航仿真实验比较了MMPID与变结构PID算法的抗饱和性能与偏航控制性能,结果表明MMPID算法具有明显的控制性能优越性.并且,通过四旋翼原型机实验验证了MMPID偏航控制器的有效性和鲁棒性.实验结果表明:在室内无干扰情况下,基于MMPID的偏航系统基本无执行器饱和现象,最终偏航角误差收敛到±0.05 rad;在室内加入干扰情况下,执行器退出饱和时间约10 s,偏航角误差收敛到±0.08 rad;在室外,偏航退饱和时间约5 s,偏航误差收敛到±0.13 rad.MMPID控制器有效地抑制了四旋翼无人机偏航运动上的执行器饱和,并可实现准确的偏航姿态控制和强鲁棒性. 展开更多
关键词 四旋翼无人机 偏航运动 执行器饱和 抗饱和 多模式PID(MMPID)
原文传递
基于滤波反步法的三相永磁同步电机伺服控制 被引量：18
7
作者 陈子印 林喆 +2 位作者 康建兵 贾鹤鸣 于飞 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期515-524,共10页
为解决永磁同步电机的角度伺服控制问题.基于dq轴坐标系建立的电机控制模型,采用滤波反步法设计位置伺服控制器,通过稳定二阶滤波过程逼近虚拟控制量的导数,避免了常规反步法中对虚拟控制量解析求导的繁琐过程.通过设计滤波误差补偿环节... 为解决永磁同步电机的角度伺服控制问题.基于dq轴坐标系建立的电机控制模型,采用滤波反步法设计位置伺服控制器,通过稳定二阶滤波过程逼近虚拟控制量的导数,避免了常规反步法中对虚拟控制量解析求导的繁琐过程.通过设计滤波误差补偿环节,保证了滤波器输出信号对输入信号的跟踪精度.基于李雅普诺夫稳定性理论设计鲁棒项,保证了闭环跟踪误差的稳定性,并采用粒子群算法对控制器参数进行优化.最后,通过仿真实验结果表明了该算法的有效性,且具有较高的跟踪精度. 展开更多
关键词 永磁同步电机 伺服控制 滤波反步法 抗饱和 粒子群优化
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输入受限高超声速飞行器鲁棒变增益控制 被引量：15
8
作者 黄显林 葛东明 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期1829-1836,共8页
针对一个输入受限吸气式高超声速飞行器模型,研究了其鲁棒变增益控制问题。为处理飞行器模型中的建模误差和饱和非线性,将标准的线性变参数(linear parameter-varying,LPV)控制问题扩展到对时变参数、动态不确定性和饱和非线性具有结构... 针对一个输入受限吸气式高超声速飞行器模型,研究了其鲁棒变增益控制问题。为处理飞行器模型中的建模误差和饱和非线性,将标准的线性变参数(linear parameter-varying,LPV)控制问题扩展到对时变参数、动态不确定性和饱和非线性具有结构摄动的鲁棒性框架内。基于对模型不确定性和饱和非线性的积分二次型约束刻画,以定标线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)形式给出其鲁棒变增益控制算法。为进行变增益控制系统设计,建立了飞行器的LPV模型。基于多时间尺度特性,提出了一种由姿态回路和轨迹回路组成的内外环控制结构。内环实现对姿态的严格控制和克服执行机构饱和,外环实现对轨迹的精确跟踪。控制器增益随动压和马赫数调度,实现大跨度机动飞行控制。非线性仿真结果证实了算法和应用的有效性。 展开更多
关键词 高超声速 变增益 线性变参数 抗饱和 积分二次型约束
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永磁同步伺服系统速度调节器抗饱和补偿器设计 被引量：11
9
作者 杨明 李钊 +1 位作者 胡浩 徐殿国 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期46-51,共6页
针对永磁同步伺服系统速度调节器积分饱和问题,按照反计算思想,提出一种新型的AW设计方法。该AW方法可根据PI调节器输入输出状态确定反计算支路的增益,为其提供一套整定原则。通过仿真和实验对比传统反计算AW与该新型AW设计方法,仿真和... 针对永磁同步伺服系统速度调节器积分饱和问题,按照反计算思想,提出一种新型的AW设计方法。该AW方法可根据PI调节器输入输出状态确定反计算支路的增益,为其提供一套整定原则。通过仿真和实验对比传统反计算AW与该新型AW设计方法,仿真和实验结果验证了该新型AW设计的可行性及优越性。在保证系统响应速度的前提下,新型AW设计的PI调节器能有效降低系统动态响应的超调,特别是在大范围变化时,可综合提高系统的动态性能。 展开更多
关键词 anti-windup 永磁同步电机 PI控制器 反计算
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轮式移动机器人的数据驱动轨迹跟踪滑模约束控制 被引量：13
10
作者 侯明冬 王印松 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1353-1360,共8页
针对有输入饱和约束的轮式移动机器人(WMR)的轨迹跟踪问题,提出一种抗饱和无模型自适应积分终端滑模控制方案.该方案基于紧格式动态线性化技术,构建WMR系统的在线数据驱动模型.在积分终端滑模控制器设计过程中,引入动态抗饱和补偿器,以... 针对有输入饱和约束的轮式移动机器人(WMR)的轨迹跟踪问题,提出一种抗饱和无模型自适应积分终端滑模控制方案.该方案基于紧格式动态线性化技术,构建WMR系统的在线数据驱动模型.在积分终端滑模控制器设计过程中,引入动态抗饱和补偿器,以解决WMR系统轨迹跟踪过程中执行器饱和问题.控制器设计仅利用控制系统的输入输出数据,与WMR系统模型信息无关.因此,针对不同类型的WMR系统,该方案均可实现.最后,通过仿真实验将所提出的方法与PID方法的控制效果进行对比,仿真结果表明,所提出的控制算法的跟踪误差更小且响应速度更快. 展开更多
关键词 轮式移动机器人 数据驱动 滑模控制 抗饱和 动态线性化 轨迹跟踪
原文传递
多约束永磁同步电机稳定模型预测控制策略 被引量：13
11
作者 王永宾 林辉 计宏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期7-13,共7页
针对多变量约束条件的永磁同步电机(PMSM)调速问题,提出一种稳定模型预测控制(MPC)策略。采用更加简单、精确的PMSM线性化模型设计一个线性MPC控制器;在线性MPC策略中引入终端函数和终端多面体不变集概念,通过构造包含多变量约束条件的... 针对多变量约束条件的永磁同步电机(PMSM)调速问题,提出一种稳定模型预测控制(MPC)策略。采用更加简单、精确的PMSM线性化模型设计一个线性MPC控制器;在线性MPC策略中引入终端函数和终端多面体不变集概念,通过构造包含多变量约束条件的线性规划问题,使线性MPC控制器能够保证系统的闭环稳定性。与传统抗饱和(Anti-Windup)方法相对比,MPC显示出在多变量系统和多变量约束条件下的应用优势及潜力。仿真结果表明,稳定MPC控制器结构简单,计算量小,静、动态性能优异,鲁棒性强。 展开更多
关键词 稳定模型预测控制 线性化 终端函数 不变集 永磁同步电机 抗饱和
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变结构PI控制器的设计及其在光电跟踪系统中的应用 被引量：13
12
作者 熊皑 范永坤 吴钦章 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1855-1861,共7页
为了给光电跟踪系统提供高性能的伺服控制,基于传统的PI控制器原理,结合变结构的思想,设计了一种变结构PI控制器(VSPI)。介绍了该控制器的工作原理并讨论了设计参数的选择。基于某型号光电跟踪系统,分别对采用了VSPI、抗积分饱和PI控制... 为了给光电跟踪系统提供高性能的伺服控制,基于传统的PI控制器原理,结合变结构的思想,设计了一种变结构PI控制器(VSPI)。介绍了该控制器的工作原理并讨论了设计参数的选择。基于某型号光电跟踪系统,分别对采用了VSPI、抗积分饱和PI控制器(AWPI)和积分分离PI控制器(ISPI)作为位置回路控制器的伺服控制系统进行了仿真和实验。实验结果表明,采用了VSPI的光电跟踪系统基本无超调,上升时间为0.378s,稳定时间为0.488s,跟踪精度为1.26″。该系统结构简单,能实现嵌入式实时控制;与其他两种控制器相比综合性能更好,完全满足光电跟踪系统精度高、响应快的要求。 展开更多
关键词 光电跟踪系统 变结构 PI控制器 抗积分饱和 积分分离 伺服控制
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基于FPGA的直流电机伺服控制系统设计与实现 被引量：9
13
作者 常怡萍 刘琴 杨蕾 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2017年第6期54-58,共5页
为了满足直流电机伺服控制系统实时控制的要求,提高电机跟踪控制的精度,设计了基于单片FPGA的直流电机伺服控制系统.该控制系统采用Nios II内核实现位置环和速度环控制策略,系统的电流环通过并行硬件电路实现.为了减小电机的力矩波动,... 为了满足直流电机伺服控制系统实时控制的要求,提高电机跟踪控制的精度,设计了基于单片FPGA的直流电机伺服控制系统.该控制系统采用Nios II内核实现位置环和速度环控制策略,系统的电流环通过并行硬件电路实现.为了减小电机的力矩波动,设计了基于Anti-Windup策略的PI速度控制器;为了减小系统的超调量和调节时间,位置环采用了超前滞后校正器.仿真和实验结果表明,设计的伺服控制系统具有较好的稳态精度和动态性能,满足系统的设计要求. 展开更多
关键词 FPGA anti-windup Biss 伺服控制
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一种改善PMSM动态性能的弱磁策略 被引量：12
14
作者 周华伟 陈龙 +1 位作者 刘国海 蒋彦 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期23-29,共7页
针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)在弱磁区电动工况下运行时动态性能不理想的问题,依据PMSM弱磁理论,研究了dq轴电流调节器对弱磁动态性能的影响,提出一种改善PMSM动态性能的弱磁策略。弱磁电流由q轴电流误... 针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)在弱磁区电动工况下运行时动态性能不理想的问题,依据PMSM弱磁理论,研究了dq轴电流调节器对弱磁动态性能的影响,提出一种改善PMSM动态性能的弱磁策略。弱磁电流由q轴电流误差积分器和电压调节器共同作用获得。仿真和实验结果表明该策略抑制了q轴电流调节器的不利影响,改善了PMSM在弱磁区电动工况下的动态性能,同时具有抗积分饱和及弱磁控制的双重功能。 展开更多
关键词 永磁同步电机 弱磁控制 动态性能 q轴电流误差积分 抗饱和
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基于自适应滑模抗饱和控制及其应用 被引量：11
15
作者 严路 何汉林 江梅 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期72-75,共4页
研究了一类具有饱和非线性输入的不确定系统抗饱和控制问题.结合滑模控制理论和自适应控制理论,提出了一种自适应滑模抗饱和控制器,采用饱和函数取代控制器中的符号函数,有效消除了控制器中由符号函数引起的抖振现象,保证了系统良好的... 研究了一类具有饱和非线性输入的不确定系统抗饱和控制问题.结合滑模控制理论和自适应控制理论,提出了一种自适应滑模抗饱和控制器,采用饱和函数取代控制器中的符号函数,有效消除了控制器中由符号函数引起的抖振现象,保证了系统良好的鲁棒性.最后结合实际的船舶航向控制问题进行仿真实验,仿真结果验证了该方案的有效性. 展开更多
关键词 滑模控制 自适应 鲁棒性 抗饱和 饱和函数 船舶航向
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水下机器人抗积分饱和控制及主动容错控制方法 被引量：11
16
作者 杨立平 张铭钧 +1 位作者 褚振忠 王玉甲 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期755-761,共7页
针对自主式水下机器人(AUV)推力饱和时一般模型控制器控制性能下降问题,提出了基于平滑变参数条件积分法的抗积分饱和控制方法.为适应AUV因抛载等引起的动力学性能变化,提出了一种基于抗积分饱和一般模型控制的主动容错控制方法,同时还... 针对自主式水下机器人(AUV)推力饱和时一般模型控制器控制性能下降问题,提出了基于平滑变参数条件积分法的抗积分饱和控制方法.为适应AUV因抛载等引起的动力学性能变化,提出了一种基于抗积分饱和一般模型控制的主动容错控制方法,同时还研究了传感器故障问题并提出了一种传感器故障容错控制方法.进行了"海狸"号水下机器人试验样机的仿真及水池实验,实验结果验证了所提出的抗积分饱和控制方法的有效性,也验证所提出的容错控制方法在AUV发生故障及动力学性能变化时可有效减小速度、角速度跟踪误差. 展开更多
关键词 AUV 抗积分饱和 传感器故障 主动容错控制
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一种新型的高性能LED驱动电源设计 被引量：9
17
作者 周园 沈艳霞 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期729-731,共3页
发光二极管(LED)效率高、寿命长、无污染,在照明领域的应用日趋广泛,但伏安特性的非线性和温度敏感性增加了LED的高性能控制的难度。设计了一种新型的LED驱动电源,主电路采用反激(Flyback)变换器,引入单周期控制(OCC)技术和条件作用技... 发光二极管(LED)效率高、寿命长、无污染,在照明领域的应用日趋广泛,但伏安特性的非线性和温度敏感性增加了LED的高性能控制的难度。设计了一种新型的LED驱动电源,主电路采用反激(Flyback)变换器,引入单周期控制(OCC)技术和条件作用技术积分限制抗饱和(Anti-windup)算法分别进行LED的恒压恒流控制,并实现PWM调光功能。仿真结果表明,所设计的电源可有效提高系统的动态品质、稳态精度和抗干扰性能。 展开更多
关键词 发光二极管 单周期控制 反激变换 anti-windup PWM
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基于扰动观测器的伺服控制器设计及仿真研究 被引量：7
18
作者 王军平 陈全世 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第8期1825-1827,共3页
利用扰动观测器减弱系统的量测噪声和外部扰动,利用抗漂移的状态反馈控制器来减弱驱动饱和的影响,将这两种策略综合用于伺服控制器的设计并重点对这种方案进行了仿真对比研究。仿真结果表明基于扰动观测器的伺服系统在扰动及量测噪声不... 利用扰动观测器减弱系统的量测噪声和外部扰动,利用抗漂移的状态反馈控制器来减弱驱动饱和的影响,将这两种策略综合用于伺服控制器的设计并重点对这种方案进行了仿真对比研究。仿真结果表明基于扰动观测器的伺服系统在扰动及量测噪声不大,且系统模型参数变化不大的情况下具有较高的动态性能及较高的跟踪精度并能克服饱和约束的不良影响。 展开更多
关键词 扰动观测器 抗漂移 状态反馈控制 伺服系统
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Robust Nonlinear PID Controllers for Anti-windup Design of Robot Manipulators with an Uncertain Jacobian Matrix 被引量：10
19
作者 HUANG Chun-Qing PENG Xia-Fu WANG Jun-Ping 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第9期1113-1121,共9页
至于有不明确的 Jacobian 矩阵的机器人操纵者的笛卡儿的规定，柔韧的非线性的 PID (RN-PID ) 控制器的一个反上发条的计划被建议解决在象 PID 一样控制系统从不可分的行动和综合者终结产生的实际问题。当位置和联合速度大小仅仅被要求... 至于有不明确的 Jacobian 矩阵的机器人操纵者的笛卡儿的规定，柔韧的非线性的 PID (RN-PID ) 控制器的一个反上发条的计划被建议解决在象 PID 一样控制系统从不可分的行动和综合者终结产生的实际问题。当位置和联合速度大小仅仅被要求时， Asymptotic 稳定性被保证；靠近环的系统也由于对不可分的行动起作用的限制被保证的结果的坚韧性。特别与另外的反上发条的途径相比，建议算法为反上发条的设计更简单、更有效。 展开更多
关键词 非线性 PID控制系统 自动化系统 设计方案 矩阵
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无刷直流电机直接转矩控制系统的设计 被引量：8
20
作者 苗敬利 邹靖 《电子技术应用》 北大核心 2014年第7期88-91,共4页
针对无刷直流电机直接转矩控制系统速度环节存在的非线性饱和特性,引用新型变结构抗饱和Anti-windup PI控制器,根据控制器的输出是否饱和,对积分状态进行控制。当控制器进入饱和状态,通过调节可以有效地退出饱和;当控制器处于线性区,保... 针对无刷直流电机直接转矩控制系统速度环节存在的非线性饱和特性,引用新型变结构抗饱和Anti-windup PI控制器,根据控制器的输出是否饱和,对积分状态进行控制。当控制器进入饱和状态,通过调节可以有效地退出饱和;当控制器处于线性区,保证系统渐进稳定。同时利用模糊理论对控制参数进行在线调整,使系统具有更好的实时性。仿真表明,该方法能够有效地抑制饱和现象,减少超调量,使系统具有更好的动静态性能。 展开更多
关键词 无刷直流电机 直接转矩控制 饱和非线性环节 anti-windup PI控制器 模糊控制
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