检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：刘倩华北电力大学

学位级别：硕士

目前普遍应用的分散控制方案往往存在着设计过程复杂,参数调整繁琐的问题。因此,针对多变量耦合系统,如何有效处理变量间耦合影响是解决多变量控制系统设计的一个难点。等效开环传递函数的引入能够成功的将一个多变量耦合系统等效成多... 详细信息

目前普遍应用的分散控制方案往往存在着设计过程复杂,参数调整繁琐的问题。因此,针对多变量耦合系统,如何有效处理变量间耦合影响是解决多变量控制系统设计的一个难点。等效开环传递函数的引入能够成功的将一个多变量耦合系统等效成多个单回路系统,这也为解决上述问题提供了一个很好的思路。但是等效开环传递函数在获得等效模型的过程中不可避免的存在模型误差,故基于此模型设计的分散控制器需要较好的适应性和鲁棒性。自抗扰控制器是一种不依赖于被控对象精确模型的新型控制技术,由于能对模型失配进行估计和补偿,可以有效降低等效过程对精确模型的依赖程度。本文基于该思想,首先提出一种基于等效开环传递函数的自抗扰控制策略。充分利用各回路间耦合信息,将多变量系统等效为多个单回路过程,进而针对单回路模型分别设计各回路的自抗扰控制器,避免了因耦合影响而导致的反复调参问题。利用自抗扰控制器补偿模型误差、扰动等未知动态,从而可达到有效抑制等效误差对闭环性能不利影响的效果。其次,针对火电厂多变量控制系统：循环流化床锅炉燃烧系统和火电单元机组协调控制系,基于上述方法设计了自抗扰控制方案。这两个热工系统分别代表了两种典型的多变量控制难点,前者变量之间耦合严重,后者子系统之间动态特性相差大。本文将该方法运用到了这两个系统的控制器设计过程中,与复杂优化算法得到的ADRC控制器相比,所提方案在避免了复杂的参数优化过程的情况下能获得更好的控制效果。最后,针对互联电力系统负荷频率控制问题,提出了基于等效开环传递函数的自抗扰控制方案,并且在两区域和三区域模型中均得到了很好的控制效果。实现了频率偏差控制,获得了良好的解耦效果,验证了所提方案的可行性。

关键词：自抗扰控制等效开环传递函数耦合机炉协调控制负荷频率

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单元机组协调控制系统综合性能评价

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动力工程学报 2017年第11期37卷 895-902页

作者：袁桂丽陆斯悦房方华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

针对多变量形式的单元机组协调控制系统,提出一种基于等效开环传递函数的性能评价方法.将该方法与最小信息熵指标相结合,解决了协调控制系统受到非高斯噪声干扰时,传统多变量评价方法对系统随机性性能评价不准确的问题.将系统确定性性... 详细信息

针对多变量形式的单元机组协调控制系统,提出一种基于等效开环传递函数的性能评价方法.将该方法与最小信息熵指标相结合,解决了协调控制系统受到非高斯噪声干扰时,传统多变量评价方法对系统随机性性能评价不准确的问题.将系统确定性性能指标处理成标量形式,通过子目标乘除法与随机性性能指标结合,得到兼顾确定性性能与随机性性能的综合性能指标.利用该综合性能指标指导协调控制系统控制器设计,将其作为目标函数,通过优化算法对控制器参数进行寻优,得到最优控制性能.以最优指标作为基准,对系统在运行期间的性能进行监测与评价.结果表明:对于该协调控制系统,自抗扰控制器比内模PI控制器具有更好的综合性能,稳健性也更好.

关键词：协调控制系统等效开环传递函数最小信息熵自抗扰控制性能评价

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针对网络时延的发动机PI控制系统稳定性分析和控制器设计

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航空发动机 2021年第S1期47卷 93-99页

作者：李义炜潘慕绚仇小杰黄金泉南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国航发控制系统研究所江苏无锡214000

针对航空发动机分布式控制系统中的通信时延问题,进行了PI控制系统稳定性及控制设计。基于Nyquist稳定性判据分析比例系数K_(p)的稳定域,进一步采用等效开环传递函数分析积分增益K_(i)的稳定域,获得时延上界依赖型PI控制器参数稳定域。... 详细信息

针对航空发动机分布式控制系统中的通信时延问题,进行了PI控制系统稳定性及控制设计。基于Nyquist稳定性判据分析比例系数K_(p)的稳定域,进一步采用等效开环传递函数分析积分增益K_(i)的稳定域,获得时延上界依赖型PI控制器参数稳定域。基于参数稳定域设计某涡扇发动机分布式控制系统的时延PI控制器,并进行了数字仿真。结果表明:在时延上界为0.3 s时,基于参数稳定域设计的PI控制器可保证被控系统的稳定性,系统无稳态误差,转速控制系统超调量不超过0.38%;反之,基于控制器参数非稳定域设计的控制器使被控系统的性能显著恶化。

关键词：分布式控制系统时延PI控制参数稳定域 Nyquist判据等效开环传递函数航空发动机

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基于多变量时滞系统的设定点滤波器设计

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控制工程 2017年第S1期24卷 20-24页

作者：葛月霆楚明辉杜星瀚靳其兵蒋北艳北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

针对多变量时滞系统存在的超调过大、强耦合等问题,提出了一种新的基于等效开环传递函数的设定点滤波器设计方法。该方法首先采用等效传递函数对多变量系统进行解耦,进而对解耦后的广义系统设计内模控制器,然后通过系统响应的峰值、峰... 详细信息

针对多变量时滞系统存在的超调过大、强耦合等问题,提出了一种新的基于等效开环传递函数的设定点滤波器设计方法。该方法首先采用等效传递函数对多变量系统进行解耦,进而对解耦后的广义系统设计内模控制器,然后通过系统响应的峰值、峰值时间以及滞后时间设计设定点滤波器,从而优化多变量系统的响应输出。仿真结果表明,该方法不仅能够消除各回路间的耦合,实现完全解耦,而且能够有效降低系统响应输出的超调量。方法设计简单,可以提高系统性能。

关键词：多变量时滞系统等效开环传递函数内模控制设定点滤波器

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多变量系统的分散控制器设计

多变量系统的分散控制器设计

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作者：葛月霆北京化工大学

学位级别：硕士

工业现场中大部分被控过程都是多输入多输出过程,各变量之间广泛存在着内部耦合。目前研究和应用已经十分完善的控制方法大部分是单回路系统控制方法,用这些方法控制多变量过程之前必须对耦合作用进行处理。目前,对多变量过程中的耦合... 详细信息

工业现场中大部分被控过程都是多输入多输出过程,各变量之间广泛存在着内部耦合。目前研究和应用已经十分完善的控制方法大部分是单回路系统控制方法,用这些方法控制多变量过程之前必须对耦合作用进行处理。目前,对多变量过程中的耦合作用处理有两种策略,解耦控制和分散控制。解耦控制对于强耦合过程的处理有很大优势,但是因为需要设计解耦器,在控制结构上更加复杂,尤其对于高维系统,难于在工业现场实现。而分散控制因为结构简单,易于整定,鲁棒性强的优点在工业过场中广泛应用。分散控制的前提是进行变量配对,而这需要对多变量过程的耦合特性进行分析。本文通过相对标准增益对多变量系统进行变量配对,利用相对负载增益RLG分析了耦合作用对系统抗扰性能的影响,提出了一种改进的分散控制器结构,通过增加非对角位置的控制器来抵消耦合作用对抗扰性能的不利影响。对于配对后的多变量系统,本文提出了一种分散控制器设计方法:对配对后系统的主回路求取等效开环传递函数,通过麦克劳林展开,得到一阶加滞后或者二阶加滞后模型,对各回路独立设计基于等效开环传递函数的内模控制器,然后通过增加设定点滤波器,将回路的的输出相应超调量降至理想的情况。仿真说明本文所提的分散控制器与已有的几种分散控制器设计方法相比,有更好的性能。

关键词：多变量系统相对标准增益相对负载增益分散控制等效开环传递函数内模控制设定点滤波器

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火电厂控制系统综合性能评价及优化

火电厂控制系统综合性能评价及优化

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作者：陆斯悦华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

控制系统性能监测与评价是工业过程中保证生产运行高效、安全、环保必不可少的一部分。随着生产规模日益扩大,控制回路不断增多,人工监测具有一定难度,必须实现自动的控制系统性能评价及监视。目前,火力发电在我国全社会发电量中所占比... 详细信息

控制系统性能监测与评价是工业过程中保证生产运行高效、安全、环保必不可少的一部分。随着生产规模日益扩大,控制回路不断增多,人工监测具有一定难度,必须实现自动的控制系统性能评价及监视。目前,火力发电在我国全社会发电量中所占比例较大,约为75%左右。火电厂设备结构高度复杂,控制回路往往难以实现预期运行效果,需通过一定的评价方法对其性能进行度量,来指导回路中控制器的优化。同时,在经过一段时间的运行后,原来性能良好的回路由于各种内因及外因的影响,性能也会变差,需对其进行及时的监视。因此,要想确保良好的运行状态,进行火电厂控制系统性能评价与优化研究十分必要。针对火电厂控制系统性能评价与优化问题,本论文的主要工作以及取得成果:首先,针对高斯扰动下的单变量系统介绍了经典的最小方差性能评价基准,并将其延伸到多变量控制系统。提出一种基于等效开环传递函数的多变量控制系统性能评价方法,解决了多变量系统最小方差基准求取复杂、限制条件较多等问题,并由仿真实验对其实用性以及准确性进行了验证。其次,针对非高斯噪声扰动下的系统,介绍了最小信息熵性能评价指标,在其基础上引入有理熵,提出了最小有理熵性能评价指标。同时,介绍了一种基于历史数据的Hellinger距离性能评价基准。通过仿真验证了最小信息熵指标、最小有理熵指标以及基于Hellinger距离性能指标这三种指标的有效性。通过对比分析,得出基于Hellinger距离性能指标较适合工业控制系统性能评价,但评价结果不够客观;与最小信息熵指标相比,最小有理熵指标能够更准确的反映系统性能变化的趋势这两点结论。再次,提出一种标量ITAE性能评价指标用以控制系统确定性性能评价,并将该指标通过子目标乘除法与系统随机性性能指相标结合,得到一种综合性能指标。将综合指标作为目标函数,对火电厂中的单元机组协调控制系统控制器进行参数优化,得到了最优自抗扰控制器、广义预测控制器、内模PI控制器参数与对应最优性能指标,并对三种控制器性能进行了对比与监测。实验结论表明广义预测控制综合性能最好,并且在模型参数摄动情况下鲁棒性最好。最后,对于模型参数未知的火电厂控制系统,总结出一种基于数据的综合性能评价方法,并对贵州省盘南电厂3号机组汽包水位控制回路进行了性能评价与监测。

关键词：性能评价多变量系统等效开环传递函数非高斯最小熵单元机组协调控制系统

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300MW火电机组控制系统性能评价

300MW火电机组控制系统性能评价

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作者：刘幸幸华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着世界的快速发展,人们对自动化的要求越来越严格。在工业生产中,大约60%的PID控制回路具有一定程度的性能缺陷。随着生产规模的增加,控制系统回路的数量也在增加,并且不可能完全依赖于控制系统的手动检查和维护。当控制系统性能下降... 详细信息

随着世界的快速发展,人们对自动化的要求越来越严格。在工业生产中,大约60%的PID控制回路具有一定程度的性能缺陷。随着生产规模的增加,控制系统回路的数量也在增加,并且不可能完全依赖于控制系统的手动检查和维护。当控制系统性能下降时,会严重影响设备生产的产品质量和使用寿命;另外,即使控制器性能良好,经过长时间的运行操作,对象的动态特性发生变化,控制性能也会逐渐降低等等。已知控制系统遍布于整个发电过程,且控制系统的性能评价可以在早期就能够识别和诊断系统中存在的问题。因此,有必要评估发电过程的性能。对于火电过程控制系统的性能评估和优化,本文的主要工作和成果体现在以下几个方面:首先,针对非高斯干扰下的单变量系统,引入最小信息熵性能评估指标,提出了基于变异系数的最小信息熵性能评价指标。并将其扩展到单变量非高斯控制系统和多变量非高斯控制系统。通过仿真分析验证了该方法的可行性和准确性,为后续评估提供了理论依据。其次,介绍了非高斯干扰下单变量系统的最小有理熵性能评估指标。并在最小有理熵性能指标的基础上进行拓展,提出了基于变异系数的最小有理熵基准的非高斯系统的性能评价指标。然后把它应用到多变量非高斯控制系统。同时,引入了基于概率密度函数的高斯系统性能评估指标,该指标可以基于运算数据计算,并把其扩展到非高斯系统。仿真验证了这三个指标可以很好地评估非高斯噪声干扰下单变量控制系统和多变量控制系统的性能。最后,介绍了火电厂的机组协调控制系统,并结合了等效传递函数理论和最小信息熵性能指标、等效传递函数理论和基于变异系数的最小信息熵性能指标、等效传递函数理论和最小有理熵性能指标、等效传递函数理论和基于变异系数的最小有理熵性能指标用于评估多变量实际系统。仿真结果表明,四种评估指标能够很好地评估多变量实际控制系统在非高斯噪声干扰下的性能。

关键词：多变量系统等效开环传递函数非高斯系统最小熵有理熵变异系数自抗扰控制

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基于干扰抑制的多变量系统变耦合控制

基于干扰抑制的多变量系统变耦合控制

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作者：王守浩北京化工大学

学位级别：硕士

大多数工业生产过程都可以看作一个多输入多输出系统。在多输入多输出系统中回路之间往往存在复杂的耦合关系,这会给反馈控制器的设计造成困难。传统的处理多变量控制系统回路之间耦合的方法是设计一个解耦器来去除回路之间的耦合,但是... 详细信息

大多数工业生产过程都可以看作一个多输入多输出系统。在多输入多输出系统中回路之间往往存在复杂的耦合关系,这会给反馈控制器的设计造成困难。传统的处理多变量控制系统回路之间耦合的方法是设计一个解耦器来去除回路之间的耦合,但是研究表明回路之间的耦合可能会加强或者削弱扰动对于输出的影响,因此如果从干扰抑制的角度来说,单纯的解耦控制或分散式控制可能都不是最好的选择。受这一发现的启发,很多学者提出了广义解耦的控制策略。广义解耦的核心控制思想是用相对扰动增益或相对负载增益来评估耦合对扰动的影响,然后设计一个广义解耦器来去除不利于系统干扰抑制效果的耦合,保留有利于干扰抑制的耦合。但是相对扰动增益都只能评估耦合对于该回路扰动到输出的开环增益的影响,而控制系统的干扰抑制能力与前向通道传递函数,扰动通道传递函数,控制器参数等多种因素有关。因此单纯用相对扰动增益或相对负载增益来评估耦合对于控制系统干扰抑制的影响有时候会导致错误的结果。因为以上局限性导致广义解耦控制有时候并不能取得理想的干扰抑制效果。在本文中我们对传统的广义解耦控制进行了一些改进。我们首先改进了用于评估耦合对于扰动影响的指标,使其可以动态的显示在各频率下耦合对于扰动到输出开环增益的影响。然后我们改变了广义解耦解耦器的设计,让那些不需要解耦的回路在前向通道传递函数上与理想解耦控制保持一致。如果在该回路的工作频率内耦合总是可以抑制扰动到输出的开环增益,则该回路一定会取得一个比较好的干扰抑制效果。广义解耦的核心控制思路是充分利用回路本身的耦合关系来提高系统的干扰抑制能力,但是回路本身的耦合有的时候不利于提高系统的干扰抑制能力,必须去除,有的对提高系统的干扰抑制能力帮助有限。我们基于完美控制的假设通过对解耦控制和分散式控制的一个对比研究得出耦合与扰动到输出传递函数的关系,然后我们设计一个变耦矩阵来改编回路之间的耦合,使其可以最大程度上抵扰动对于控制系统输出的影响。最后我们将通过仿真来说明所提出的方法并证明其有效性。

关键词：多变量控制系统分散式控制解耦控制变耦合干扰抑制等效开环传递函数

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多变量时滞系统控制器参数空间稳定域分析

多变量时滞系统控制器参数空间稳定域分析

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作者：牛亚旭北京化工大学

学位级别：硕士

在实际工业现场当中,系统都不可避免地存在时滞现象。时滞的存在往往对系统控制性能产生不利影响,甚至导致系统不稳定。因而,在控制系统的分析与设计中,对时滞系统的研究具有实际意义,也历来是控制领域的研究重点。此外,在控制过程中很... 详细信息

在实际工业现场当中,系统都不可避免地存在时滞现象。时滞的存在往往对系统控制性能产生不利影响,甚至导致系统不稳定。因而,在控制系统的分析与设计中,对时滞系统的研究具有实际意义,也历来是控制领域的研究重点。此外,在控制过程中很难获得精确的被控对象模型。对象模型的简化,外界环境的变化,系统元器件的老化等因素都会给系统带来不确定性。保证系统在一定不确定度下的稳定性是系统运行的前提条件,也同样是学者们的研究热点之一。本文重点针对结构复杂和对象复杂的时滞系统进行稳定性分析原理以及方法的研究,其中包括含干扰观测器的复杂结构的稳定性研究和多变量系统的稳定性研究。在总结出参数稳定域求解的一般思路的基础上,将求解思路应用于多变量时滞系统中,获得具有一般性的参数稳定域求解公式。针对以上问题,本文首先在详细介绍卡里托诺夫(Kharitonov)定理及其相关定理的基础上,针对结构简单的单位负反馈系统进行稳定域分析。研究对象也由线性时不变时滞系统到参数不确定时滞系统,从整数阶对象延伸到分数阶对象。之后,本文针对含干扰观测器的复杂结构进行稳定性分析。针对观测器结构中对象的逆与对象较大不确定度都可能造成系统不稳定问题,本文对内环中滤波器参数稳定域进行分析,得出内环鲁棒稳定的参数范围,并得出一般性的内环参数求解公式。在内环稳定的基础上,本文进一步分析闭环系统控制器参数的稳定域。当被控对象存在不确定性,尤其不确定度较大时,控制器设计采用对象模型并不可靠。控制器参数稳定范围会出现较大误差。因此,本文将内环视为实际对象,确定控制器参数的精确稳定范围与一般性求解公式。最终,由第一、二章总结出系统参数稳定域求解的一般思路。最后,本文从单变量系统延伸为多变量系统。本文采用鲁棒性好,调节参数少,结构简单的内模控制器。应用之前得出的参数稳定性求解思路进行稳定性分析,并获得内模控制器参数稳定范围的求解公式。最后针对非方系统输入输出扰动,设计了改进的抗扰滤波器形式。

关键词：卡里托诺夫定理参数不确定时滞对象稳定域干扰观测器等效开环传递函数多变量系统内模控制

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一种永磁同步电机电流控制器参数整定方法、装置、系统

一种永磁同步电机电流控制器参数整定方法、装置、系统

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作者：吴翔李超李佳何凤有刘志恒王储谭国俊 221116 江苏省徐州市大学路1号

本发明公开了一种永磁同步电机电流控制器参数整定方法、装置、系统。该参数整定方法包括：生成电机电流闭环控制指令及LC滤波器‑电机系统的谐振抑制控制指令；将电机电流闭环控制指令与LC滤波器‑电机系统的谐振抑制控制指令相叠加作用... 详细信息

标准号: CN114785210B

本发明公开了一种永磁同步电机电流控制器参数整定方法、装置、系统。该参数整定方法包括：生成电机电流闭环控制指令及LC滤波器‑电机系统的谐振抑制控制指令；将电机电流闭环控制指令与LC滤波器‑电机系统的谐振抑制控制指令相叠加作用，得出控制系统电流环的开环传递函数；通过控制系统电流环开环传递函数，设计电流控制器的参数；根据闭环传递函数与其在离散域的等效开环传递函数，获得优化系统性能的谐振抑制控制指令参数；通过设置谐振抑制控制指令参数值，使控制系统电流环获得最大稳定裕度，实现电流控制器参数整定。本发明实现了永磁同步电机的高性能运行，并且通过设计状态观测器对系统控制变量估计，降低了系统的硬件成本。

关键词：控制指令谐振抑制电流控制器参数整定控制系统电流环开环传递函数永磁同步电机闭环控制电机电流电机系统等效开环传递函数指令闭环传递函数状态观测器变量估计叠加作用稳定裕度系统控制硬件成本优化系统离散域

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