本技术涉及无齿轮磨煤机控制技术,介绍了一种融合快速非奇异终端滑模、扩展状态观测器和无差拍预测技术的无齿轮磨煤机抗扰动滑模控制方法。该方法旨在提高磨煤机的控制精度和稳定性,减少系统扰动的影响。
背景技术
无齿轮磨煤机作为一种现代化的粉磨设备,在火力发电和其他重工业领域发挥着核心作用,它的高效运行依赖于其内部驱动电机的强大性能。因此,如何提高无齿轮磨煤机内部驱动电机的抗扰性能一直是个巨大的问题。现如今,磨煤机中异步电机也逐渐被永磁同步电机替代,这是由于永磁同步电机具有结构简单、运行效率和功率因数高、损耗低、控制能力好等优点。然而,煤炭的质量不同会导致电机长时间处在变负载运行工况,导致系统的转速超调过大、动态性能变差。此外,由于磨煤机常处于高温状态下工作也会出现电机模型参数失配的问题,影响系统电流的鲁棒性。因此,研究无齿轮磨煤机系统对变负载扰动和模型参数不匹配具有高动态性能和强鲁棒性的控制方法具有重要的理论意义和应用价值。
由于传统PI控制策略存在超调量大,面对扰动时系统鲁棒性差等问题,无法满足无齿轮磨煤机下的工作需求。因此,研究人员提出了各种非线性控制方案。其中包括自适应控制、模糊控制、神经网络控制、滑模控制等等。其中滑模变结构控制由于具有快速响应、对参数变化及扰动不灵敏、物理实现简单等优点较为适合工业中使用。然而,传统的滑模控制存在一个问题:系统的趋近速度和稳定性无法做到两者平衡,即通过调整滑模参数增大趋近速度时,往往也会产生更大的抖振和超调量,而抖振会降低系统的跟踪精度和动态性能。同时,无齿轮磨煤机面临的扰动源多样且难以预测,仅依靠传统的控制算法往往难以满足高精度与高鲁棒性的要求,这时就需要在控制器的基础上增加前馈补偿以提高系统抗干扰性能。
无差拍电流预测控制由于控制过程简单、易于实现、动态性能优良,近年来受到广泛关注。然而,无差拍电流预测方法也需要面对模型参数不匹配或参数不确定性的问题。其中一种方法是采用扰动观测或者误差补偿措施,如,观测器、积分补偿和前馈补偿。此外,另一种方法是提升电机模型参数的准确性,如引入参数辨识法。虽然上述方法可以提高了应对参数失配的能力,但由于需要构造干扰观测器或进行复杂的计算,因此实现过程相对复杂。因此,有必要设计一种相对简单的控制方法来实现无差拍预测电流控制参数鲁棒性的提高。
实现思路