作者： 刘晴;曾喆昭;方云熠;王可煜

期刊： 控制工程,2021年28(01):93-98 ISSN：1671-7848

作者机构： 长沙理工大学电气与信息工程学院,湖南长沙410076;[曾喆昭; 刘晴; 王可煜; 方云熠] 长沙理工大学

关键词： 永磁同步电机(PMSM);自抗扰控制;扩张状态观测器;滑模反步;自学习

摘要： 针对永磁同步电机(PMSM)速度跟踪控制问题,设计了一种自学习滑模反步抗扰控制方法。该方法设计了基于类Sigmoid函数的改进型跟踪微分器(TD)用于对输入信号和虚拟控制信号进行滤波,避免了对信号反复解析求导产生的微分爆炸问题,并设计了扩张状态观测器(ESO)用于对外界负载扰动进行实时观测估计和补偿。为了削弱抖振和提高系统的自适应能力,利用非线性光滑函数设计滑模趋近律并使用最速下降法对增益参数进行自学习镇定。通过基于Lyapunov和Barbalat的理论分析验证了系统的稳定性,仿真结果证明了该控制方法的有效性,且其具有较高的控制精度和抗扰能力。

语种： 中文

作者： 杜肖丰;曾喆昭;程婷;程启芝;王风琴

期刊： 控制理论与应用,2020年37(4):801-808 ISSN：1000-8152

作者机构： [杜肖丰; Zeng Z.-Z.; 程婷; 程启芝; 王风琴] College of Electrical and Information Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha, Hunan 410114, China

关键词： 陀螺仪混沌同步;参数自适应;滑模控制;时域及复频域分析;全局稳定性

摘要： 针对带有内部不确定性及外部扰动的陀螺仪混沌系统的同步问题,提出了一种参数自适应滑模控制方法,并给出参数自适应律.该方法不依赖被控混沌系统的数学模型,可以快速跟踪主混沌系统.时域及复频域理论分析表明,由参数自适应滑模控制器组成的闭环控制系统是全局渐近稳定的,而且参数自适应滑模控制器具有良好的抗扰动鲁棒性.仿真结果表明该控制方法计算量小、响应速度快、控制精度高、抗扰动鲁棒性强,在非线性不确定系统控制领域具有广泛的应用价值.

语种： 中文

作者： 曾喆昭;陈泽宇

期刊： 控制理论与应用,2020年37(12):2654-2662 ISSN：1000-8152

作者机构： [Zeng Z.-Z.; 陈泽宇] College of Electrical and Information Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha, 410114, China

关键词： PID控制;自耦PID;物理属性;量纲匹配;协同控制机理

摘要： PID增益鲁棒性差的突出问题引起了作者质疑PID控制理论的动机,提出了自耦PID协同控制理论方法,意外解决了PID增益鲁棒性差与抗扰动鲁棒性差的科学问题,形成了前期研究成果.然而,前期成果没有科学阐明自耦PID控制律及其整定规则的理论依据,没有科学揭示PID潜在的基础理论问题.为此,本文通过PID控制系统的物理属性分析,首次揭示了PID御用概念会引起量纲冲突与不协调控制机理两个矛盾,提出了解决这两个矛盾的科学设想.本文研究不仅阐明了纠错PID御用概念的必要性和迫切性,科学解释了自耦PID控制律及其整定规则的理论依据,而且开创了遵循量纲匹配原则的控制理论发展方向,具有重要科学意义.

语种： 中文

作者： 赵良德;庄磊;黄丹;曾喆昭

期刊： 电力科学与技术学报,2020年35(01):68-74 ISSN：1673-9140

作者机构： 国网安徽省电力公司电力科学研究院,安徽 合肥 230061;长沙理工大学电气与信息工程学院,湖南 长沙 410004;[曾喆昭] 长沙理工大学;[赵良德; 黄丹; 庄磊] 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院

关键词： 基波有功电能;谐波有功电能;模型辨识;递推最小二乘算法

摘要： 在非同步采样情况下,使用FFT分析电网信号时,会出现频谱泄漏现象,从而降低有功电能的计算精度。为保证基波和谐波有功电能的测算精度,提出时域分析基波和谐波参数的计算方法。该方法通过对基波信号进行积分来获取基波参数,在此基础上,建立基于傅里叶级数的电压和电流信号模型,并使用递推最小二乘法对采集的电压和电流信号进行模型辨识来获取基波和谐波参数,从而实现基波和谐波有功电能的测算。数值仿真结果表明,该方法不仅具有较高的有功电能测算精度,而且只需要3个额定工频周期窗口的采集数据即可获得基波和谐波的最优参数,进而可以预先获得10个额定工频周期窗口的有功电能,因而是一种有效的有功电能计量方法。

语种： 中文

作者： 刘晴;曾喆昭;方云熠;王可煜

期刊： 测控技术,2020年39(01):102-107 ISSN：1000-8829

作者机构： 长沙理工大学电气与信息工程学院,湖南长沙410076;[曾喆昭; 刘晴; 王可煜; 方云熠] 长沙理工大学

关键词： 机械臂;非线性扩张状态观测器;递归滑模;动态面控制;非线性增益函数

摘要： 针对机械臂关节运动的轨迹跟踪控制问题,研究了一种改进的递归滑模动态面抗扰控制方法。该方法考虑到机械臂系统存在的外部干扰,设计了一种基于非线性光滑函数的非线性扩张状态观测器(NLESO),对外部干扰进行估计并前馈至系统控制输出进行补偿;基于NLESO构造递归滑模动态面的控制策略,利用反双曲正弦函数和幂次函数构造一种新的非线性增益函数设计改进型动态面控制律。该方法避免了反推法存在的\"微分爆炸\"问题,有效解决了传统动态面控制存在的控制精度与动态品质之间的矛盾问题,基于Lyapunov理论方法分析证明了系统的稳定性。仿真结果表明,该方法响应速度快、控制精度高、抗扰能力强,抑制了滑模的抖振问题。

语种： 中文

作者： 方云熠;曾喆昭;王可煜;刘晴

期刊： 电力系统保护与控制,2019年47(13):77-83 ISSN：1674-3415

通讯作者： Fang, Yunyi(746148258@qq.com)

作者机构： [方云熠; Zeng, Zhezhao; 王可煜; 刘晴] School of Electrical & Information Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha;410014, China;[方云熠; Zeng, Zhezhao; 王可煜; 刘晴] 410014, China

通讯机构： [Fang, Y.] S;School of Electrical & Information Engineering, China

关键词： 风力发电;永磁同步发电机;最大功率跟踪;非线性扩张状态观测器;非线性光滑函数;滑模控制

摘要： 针对永磁直驱风力发电系统的内部参数摄动和外部扰动等问题,基于非线性扩张状态观测器(NLESO)提出了一种实现最大功率跟踪的改进型积分滑模控制方法.该方法使用非线性光滑函数设计了NLESO,对系统的内外扰动等不确定因素进行估计和主动补偿,提高了转速的跟踪能力.引入非线性光滑函数设计了滑模趋近律,消除了传统滑模控制中的高频抖振现象,并基于Lyapunov原理对滑模控制器进行了稳定性分析.仿真结果表明,与传统PI控制相比,该方法不仅响应速度快,无超调无抖振,而且具备良好的抗扰能力,风速突变情况下仍能快速实现最大功率跟踪,在风力发电系统最大功率跟踪控制领域具有较大的应用前景.

语种： 中文

作者： 方云熠;曾喆昭;刘晴;王可煜

期刊： 电力系统保护与控制,2019年47(5):145-151 ISSN：1674-3415

通讯作者： Fang, Yunyi(746148258@qq.com)

作者机构： [方云熠; Zeng, Zhezhao; 刘晴; 王可煜] School of Electrical & Information Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha;410014, China;[方云熠; Zeng, Zhezhao; 刘晴; 王可煜] 410014, China

通讯机构： [Fang, Y.] S;School of Electrical & Information Engineering, China

关键词： 风力发电;永磁同步电机;最大功率跟踪;非线性扩张状态观测器;非线性光滑函数;非线性抗扰控制

摘要： 针对永磁同步发电机的非线性、内部参数不确定以及外部扰动等问题,提出了一种直驱式永磁同步风力发电系统最大功率跟踪的非线性抗扰控制方法。该方法使用一种非线性光滑函数来设计非线性扩张状态观测器(NLESO)和非线性抗扰控制律。由NLESO来实现系统扰动及不确定性的估计,前馈到控制输入端对扰动进行补偿,从而有效提高了系统的抗扰能力。分析了NLESO的收敛性。仿真结果表明了该控制方法不仅具有响应速度快、控制精度高的特点,而且无超调无抖振现象,因而在风力发电系统最大功率跟踪控制领域具有较大应用价值。

语种： 中文

作者： 程婷;曾喆昭;杜肖丰;王风琴;程启芝

期刊： 信息与控制,2019年48(6):672-677 ISSN：1002-0411

作者机构： [Zeng Z.; 杜肖丰; 程婷; 程启芝; 王风琴] College of Electric and Information Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha, 410114, China

关键词： 自耦PI控制;时域及复频域分析;Smith预估;大时滞;全局稳定性

摘要： 针对大时滞系统的控制难题,提出了一种不依赖于被控对象模型的预测自耦PI(predictive self-coupling PI,PSC-PI)控制方法.该方法利用预估模型输出补偿实际输出,将系统外部扰动和内部不确定性定义为总和扰动,据此建立了动态误差系统,设计了以速度因子为核心的预测自耦PI控制律及其整定规则,进而形成了一个在总和扰动反相激励下的动态误差系统.理论分析表明,由预测自耦PI控制器组成的闭环控制系统具有全局鲁棒稳定性.仿真实验结果表明,该方法可以快速、平滑、准确地跟踪期望信号且控制精度高,在大时滞过程控制领域具有重要的理论意义和应用价值.

语种： 中文

作者： 吴亮东;曾喆昭

期刊： 机床与液压,2019年47(4):94-98 ISSN：1001-3881

作者机构： 长沙理工大学电气与信息工程学院,湖南长沙,410076;[曾喆昭; 吴亮东] 长沙理工大学

关键词： 粉煤灰;恒压输送;滑模控制;非线性光滑函数;自学习控制

摘要： 为了克服PID控制器的缺点,有效抑制状态变量的超调问题,加快系统的控制速度,增强系统的抗干扰性,针对粉煤灰恒压输送系统提出了一种自学习滑模控制方法。设计了一种非线性光滑函数,并将其应用于自抗扰控制器、跟踪微分器及滑模趋近律的设计。鉴于进一步提高系统的自适应控制能力,使用了最速下降法对滑模控制器的增益参数进行自学习镇定。仿真与实验结果表明:该方法不仅响应速度快、控制精度高,而且有效抑制和消除了系统抖振和超调现象。

语种： 中文

作者： 曾喆昭;刘文珏

期刊： 控制理论与应用,2019年36(8):1322-1328 ISSN：1000-8152

通讯作者： Zeng, Z.-Z.

作者机构： [Zeng Z.-Z.; 刘文珏] School of Electrical and Information Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha, Hunan 410114, China

通讯机构： School of Electrical and Information Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha, Hunan, China

关键词： 时滞系统;智慧PI控制;全局稳定性;增益整定规则;自适应速度因子

摘要： 针对一阶时滞系统的控制问题,提出了一种不依赖于受控对象模型和属性的智慧比例–积分(WPI)控制方法.WPI控制方法通过速度因子将比例和积分环节紧密联系在一起形成一个协同控制核心.理论分析表明,由WPI控制器构成的闭环控制系统是全局渐近稳定的.数值仿真实验表明了WPI控制方法不仅响应速度快、控制精度高,而且还具有良好的抗扰动鲁棒性,因而是一种有效的控制方法,在时滞系统控制领域具有广泛的应用价值.

语种： 中文

作者： 谭永宏;曾喆昭

期刊： 控制与决策,2019年34(6):1247-1252 ISSN：1001-0920

通讯作者： Tan, Y.-H.

作者机构： [谭永宏] School of Electronics and Information Engineering, Hu'nan University of Science and Engineering, Yongzhou, 425199, China;[Zeng Z.-Z.] College of Electric and Information Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha, 410076, China

通讯机构： School of Electronics and Information Engineering, Hu'nan University of Science and Engineering, Yongzhou, China

关键词： 弹性跟踪控制;弹性能量函数;扰动观测器;非线性不确定系统;鲁棒稳定性;免参数整定

摘要： 针对非线性不确定系统的控制问题,提出一种基于弹性能量函数的扰动观测方法和弹性跟踪控制方法.该方法以弹性能量函数为核心,将其分别应用于扰动观测器、虚拟跟踪指令以及弹性跟踪控制器的设计.该控制方法的突出优势是只根据误差来消除误差,不涉及误差的微分运算,控制器增益参数完全根据积分步长来整定.理论研究表明,所提出的弹性跟踪控制方法不仅可从理论上保证各级子控制器的稳定性,有效解决高阶SISO非线性不确定系统的控制问题,而且可有效避免反步控制方法出现的微分爆炸问题.此外,每个子控制器只有一个由积分步长即可整定的增益参数,因而控制器结构简单、计算量较小.仿真结果表明:所提出的控制方法不仅具有快的响应速度、高的控制精度以及强的抗扰动能力,而且不依赖于被控对象模型,在非线性不确定系统控制领域具有广泛的应用前景.

语种： 中文

作者： 王可煜;曾喆昭;方云熠;刘晴

期刊： 电机与控制应用,2019年46(5):78-82+88 ISSN：1673-6540

作者机构： 长沙理工大学电气与信息工程学院,湖南长沙,410114;[曾喆昭; 刘晴; 王可煜; 方云熠] 长沙理工大学

关键词： 永磁同步电机;直接转矩控制;扩张状态观测器;滑模控制器;非线性光滑函数

摘要： 针对永磁同步电机（PMSM）内部参数不确定和外部干扰未知的问题,提出了一种基于非线性光滑扩张状态观测器（ESO）的非线性控制方法。通过引入非线性光滑函数设计了ESO,实现了对PMSM内部和外部不确定因素的观测,并把观测结果实时补偿给非线性控制器,有效提高了电机的动静态性能和抗扰能力。采用基于非线性光滑函数的滑模控制器替代传统直接转矩控制中的滞环控制器,有效地削弱了转矩和磁链的抖振和脉动。仿真结果表明所提方法响应速度快、稳定性好、抗扰能力强,是一种鲁棒性强的控制方法。

语种： 中文

作者： 薛晓铂;谭永宏;曾喆昭

期刊： 测控技术,2018年37(6):51-54 ISSN：1000-8829

作者机构： 湖南科技学院实验实训中心, 湖南, 永州, 425199;长沙理工大学电气与信息工程学院, 湖南, 长沙, 410076;[薛晓铂; 谭永宏] 湖南科技学院实验实训中心, 湖南, 永州, 425199;[曾喆昭] 长沙理工大学电气与信息工程学院, 湖南, 长沙, 410076

关键词： 微电流源;Laguerre基函数;曲线拟合;RLS算法

摘要： 针对现有Widlar微电流源中电阻参数计算误差较大的问题,研究了一种基于Laguerre多项式拟合曲线的误差校正方法,并使用递推最小二乘法（RLS）对拟合曲线的模型参数进行递推计算,使得拟合曲线高精度拟合Widlair微电流源的非线性特性。研究结果表明,该方法具有很高的电阻参数计算精度,最大相对误差小于0.0963%,在Widlar微电流源设计领域具有重要的应用价值。

语种： 中文

作者： 张开明;庄磊;黄丹;曾喆昭

期刊： 测控技术,2018年37(9):117-120,125 ISSN：1000-8829

作者机构： 国网安徽省电力公司电力科学研究院, 安徽, 合肥, 230061;长沙理工大学电气与信息工程学院, 湖南, 长沙, 410004;[张开明; 庄磊; 黄丹] 国网安徽省电力公司电力科学研究院, 安徽, 合肥, 230061;[曾喆昭] 长沙理工大学电气与信息工程学院, 湖南, 长沙, 410004

关键词： 基波信号;基波检测;跟踪微分器;时域测量;实时性

摘要： 电网基波参数特别是基波频率在谐波分析与治理中具有重要的地位,也是电能质量、电能计量以及电力系统控制等领域的重要技术指标。在非同步采样情况下,针对基于频域法测量基波频率存在频谱泄露现象和测算精度不高的问题,提出了基于跟踪微分器（Tracking Differentiator,TD）的基波参数时域测量方法。该方法的主要思想是将检测到的基波信号通过TD来获取基波跟踪信号及其微分跟踪信号,再通过这两个信号的最大幅值即可获取基波的幅值、频率和初相位参数。仿真结果表明,本文方法只需要60%额定工频周期窗口的样本数据即可获得较高精度的基波参数测算值,是一种有效的基波参数测量方法。

语种： 中文

作者： 陈韦名;曾喆昭;廖震中;毛亚珍

期刊： 传感器与微系统,2018年37(2):44-46 ISSN：2096-2436

作者机构： [陈韦名; 曾喆昭; 廖震中; 毛亚珍] 长沙理工大学电气与信息工程学院, 湖南, 长沙, 410076

关键词： 液位传感器;温度补偿;Laguerre基函数;曲线拟合;递推最小二乘算法

摘要： 针对环境温度影响液位传感器的检测问题,提出了基于Laguerre基函数的液位非线性校正和温度补偿的复合校正模型,采用递推最小二乘(RLS)法对标定液位进行拟合以确定复合补偿模型的参数。根据液位传感器的测量值和环境温度可高精度计算出实际液位。仿真结果表明:补偿后的最大相对误差不超过(3.414 5 × 10~(-7)) %,具有良好的非线性校正和温度补偿效果,在液位检测领域具有重要的理论和应用价值。

语种： 中文

作者： 廖震中;曾喆昭

期刊： 测控技术,2018年37(3):103-107 ISSN：1000-8829

作者机构： [廖震中; 曾喆昭] 长沙理工大学电气与信息工程学院, 湖南, 长沙, 410076

关键词： 逆变器;滑模控制;逆系统;自学习;扩张状态观测器;跟踪微分器

摘要： 针对三相并网逆变器模型的多变量、非线性、强耦合等特点,采用开关函数法建立其开关周期平均模型,在此模型的基础上采用逆系统方法实现反馈线性化和解耦控制,对伪线性系统设计自适应滑模抗扰控制器,使用非线性光滑函数设计扩张状态观测器以实现内部建模误差与外部扰动的扩张状态估计,并将非线性扩张状态观测器和跟踪微分器与自学习滑模控制器结合使用。仿真结果表明,该方法具有响应速度快、控制精度高、抗扰能力强的特性,在并网逆变器中具有较大应用价值。

语种： 中文

作者： 林飞飞;曾喆昭

期刊： 电力科学与技术学报,2018年33(2):66-72 ISSN：1673-9140

作者机构： 长沙理工大学 电气与信息工程学院 ,湖南 长沙 ,410004;[曾喆昭; 林飞飞] 长沙理工大学

关键词： 分数阶;永磁同步电机;分数阶积分滑模面;自适应滑模控制

摘要： 针对参数不确定分数阶永磁同步电机混沌系统,研究在含非线性不确定项和外部扰动情况下的控制问题。结合自适应控制理论和滑模控制理论,通过选取一种具有较强鲁棒性的分数阶积分滑模面,设计自适应滑模控制器。该控制器可在参数不确定项、非线性不确定项和外部扰动的上界未知的情况下,实现局部渐进稳定。数值仿真结果验证了该控制器的有效性。

语种： 中文

作者： 毛亚珍;曾喆昭;徐恒

期刊： 测控技术,2018年37(4):152-155 ISSN：1000-8829

作者机构： [毛亚珍; 曾喆昭; 徐恒] 长沙理工大学电气与信息工程学院, 湖南, 长沙, 410114

关键词： 永磁同步电机;滑模控制;扩张状态观测器;调速;自学习

摘要： 针对永磁同步电机存在对外界扰动及内部参数摄动较为敏感的问题,提出了一种自学习滑模控制方法。该方法设计了一类非线性光滑函数,并将其应用于扩张状态观测器和滑模趋近律中,同时采用最速下降法对滑模控制器增益参数进行自学习实时更新。仿真结果表明,与常规PI矢量控制方法相比,该控制方法不仅响应速度快、控制精度高,而且对系统外部扰动具有很强的抗扰能力。

语种： 中文

作者： 唐欢;曾喆昭

期刊： 测控技术,2017年36(10):89-92 ISSN：1000-8829

作者机构： [唐欢; 曾喆昭] 长沙理工大学电气与信息工程学院, 湖南, 长沙, 410114

关键词： 滑模控制;扩张观测器;永磁同步电机

摘要： 针对永磁同步电机对外部负载扰动和参数变化比较敏感的控制问题,研究了一种基于扩张状态观测器和趋近律的滑模控制方法。该方法首先对扩张状态观测器进行了设计,然后分别建立了基于扩张状态观测器和趋近律的滑模控制,并用双极S型函数代替符号函数用以削弱滑模抖振,最后对稳定性进行了证明。仿真结果表明:设计的控制方法不仅具有很强的鲁棒性和强抗干扰能力,而且响应速度快,控制精度高。

语种： 中文

作者： 陈韦名;曾喆昭;廖震中;毛亚珍

期刊： 传感技术学报,2017年30(5):742-745 ISSN：1004-1699

通讯作者： Zeng, Z.

作者机构： [毛亚珍; 廖震中; 陈韦名; Zeng Z.] College of Electrical and Information Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha, 410076, China

通讯机构： [Zeng, Z.] C;College of Electrical and Information Engineering, China

关键词： 湿度传感器;温度补偿;Laguerre多项式;曲线拟合;递推最小二乘法

摘要： 针对湿度传感器易受温度影响的问题,提出了基于Laguerre多项式的湿度非线性校正和温度补偿的复合校正模型,采用递推最小二乘法对标定湿度进行拟合以确定复合补偿模型的参数。该方法根据湿度传感器的测量值和环境温度即可高精度计算出实际湿度。仿真结果表明,补偿后的最大相对误差不超过4.557 6e-4%,具有良好的非线性校正和温度补偿效果,在湿度检测领域具有重要的理论和应用价值。

语种： 中文