基于扰动观测器的PMSM滑模控制北大核心

为了解决永磁同步电机传统调速系统的响应速度慢、有超调、鲁棒性差及抖振过大问题,提出了一种积分变结构与扰动观测器复合的滑模控制方法。该方法设计了一种积分型的滑模变结构控制器,并引入新型趋近率,对PMSM调速系统的稳态及动态性能有了较大的提升;在此基础上利用扩张观测器估计的扰动值进行速度控制器的补偿,提高滑模控制的鲁棒性。仿真结果表明,调速系统无超调,调节时间为0.012 s;突加负载时,恢复稳态时间为0.018 s,且转速只下降16 r/min,该控制方法有效增强了系统动态性能和抗干扰性能,并抑制了滑模控制的抖振。     

基于改进滑模控制器的PMSM调速系统北大核心

针对在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统中采用PI控制器存在控制精度低、响应速度慢以及容易出现积分饱和等问题,提出一种新型指数趋近律的滑模控制策略,基于新型趋近律设计了改进滑模控制器,该方法可有效加快系统响应速度,并能抑制滑模控制过程中出现的系统抖振;同时引入负载转矩观测器作为前馈补偿到滑模控制器,有效提高PMSM调速系统的稳态及动态性能。经过与PI控制器及传统滑模控制的仿真对比实验,改进滑模控制器在系统响应上能够达到无超调快速响应,调节时间为0.011 s;突增负载时,恢复稳态时间为0.008 s,且转速只下降24 r/min,该控制方法使系统动态性能和抗干扰性能得到提高,而且抑制了滑模控制的抖振。     

基于前馈和滑模复合结构的飞行器电动舵机控制

针对飞行器电动舵机伺服系统的控制问题,提出了一种能够有效抑制传动机构非线性摩擦的控制方法,该方法由前馈补偿器、基于LQR的PID反馈控制器以及滑模控制器构成。前馈控制能够提高系统响应的快速性,PID反馈控制提高系统的抗干扰能力,针对非线性摩擦设计的滑模控制律,用来削弱非线性摩擦对舵机伺服的影响。在分析电动舵机伺服系统构成的基础上,给出了非线性摩擦的Stribeck模型;建立了系统数学模型,在此基础上分析得出前馈补偿器的结构和参数;引入参考给定量,建立基于误差的状态控制方程,设计了基于LQR的PID控制器以及抑制非线性摩擦扰动的滑模控制律。分别对含有滑模控制器和不含滑模控制器的控制方法进行了仿真实验,实验结果表明:含有滑模控制器的控制方法能够有效抑制非线性摩擦引起的速度抖动问题以及位置"平顶"现象。     

基于滑模变结构控制的鲁棒控制器设计

为了有效抑制状态变量的超调,加快转子的收敛速度,增强系统的抗干扰性,提出了一种基于滑模变结构控制方法的鲁棒控制器。与传统PID控制器不同,该控制器采取最终滑动模态的极点配置方式对系统的期望闭环动态以及选择滑模面进行设计,然后采取基于李亚普诺夫稳定性理论的控制方法来设计滑模控制器,使系统在设计的滑模面上具有期望闭环动态,在执行器动态变化导致误差的情况下,所述系统依旧可以在有限时间内收敛到设计的滑模面。该控制可以代替PID控制器应用于永磁同步直线电机,验证所设计的控制器在系统参数(动子质量、粘滞摩擦系数)发生较大变化和负载扰动情况下,都保持良好的跟踪性能,实现系统对不确定性扰动下的强鲁棒性。     

基于高阶滑模的PMSM无传感器控制

针对传统永磁同步电机(PMSM)无传感器控制存在的超调量大、抖振明显,易受负载扰动影响的现象。提出一种基于高阶滑模的控制策略,结合超螺旋算法(STA)和任意阶算法设计出新型高阶滑模控制器,将新型的控制器分别应用于速度控制器、状态观测器和扭矩观测器,用饱和函数代替符号函数,同时采用积分滑模面和模糊控制对控制系统进行优化。系统使用状态观测器和锁相环(PLL)获取转子位置信息,并通过扭矩观测器将观测值前馈补偿至速度控制器。经过模拟仿真表明该高阶滑模控制系统可以有效地抑制超调和抖振,提升转子位置的估算精度,同时大大提升了系统的抗干扰性和鲁棒性。     

高阶滑模控制在液压起竖系统中的应用

针对液压起竖系统这类非线性系统的控制问题,根据高阶滑模控制理论,提出了一种基于微分观测器的高阶滑模控制方法。基于液压起竖系统的非线性模型,设计基于高阶滑模控制方法的起竖系统起角跟踪控制器。利用微分观测器对起竖角导数信息和高阶滑模的导数阶滑动变量信息进行观测,从而构造一种基于微分观测器的控制器形式。试验结果表明:该控制方法能应用于液压起竖系统,与PID控制和普通滑模控制比较,该方法可以有效地抑制普通滑模控制存在的抖振问题,并具有很好的控制性能。     

永磁同步电机单神经元PID控制研究

电气传动领域中的被控对象由于具有高阶、非线性、强耦合等特点,采用传统的PID控制方法难以实现精确控制.设计了一种具有自适应、自学习功能的单神经元PID控制器并将其应用于永磁同步电动机矢量控制系统中,利用Matlab/Simulink仿真软件对系统进行了仿真研究.仿真结果表明:采用单神经元控制的调速系统具有更好的起动性能,当负载或电机参数突变时,该系统具有恢复时间短、超调小等特点,表现出了很强的自适应性和鲁棒性,证明所设计的控制器是一种有效的控制器.     

交流伺服系统Ziegler-Nichols PI滑模并行复合控制

针对交流位置伺服系统负载力矩和转动惯量变化大、干扰力矩强的特点,提出一种ZieglerNichols PI滑模并行复合控制策略,设计了位置环滑模变结构控制器和Ziegler-Nichols PI控制器的并行结构,滑模控制抑制了参数摄动和负载扰动,Ziegler-Nichols PI控制可对传统PI控制器的比例、积分系数进行在线调整,实现了系统的调整控制.仿真结果表明,所设计的并行复合控制器能够保证系统的静、动态性能.     

3-RRR平面并联机器人神经网络滑模控制研究

针对具有强耦合和高非线性并联机器人的轨迹跟踪控制研究,设计了一种基于神经网络滑模控制器的控制系统。在传统滑模控制的基础上,利用神经网络算法实时修正系统非线性项和不确定参数的功能,有效抑制了SMC系统的抖振现象。建立了3-RRR平面并联机器人的结构简图和Matlab模型,并采用闭环矢量法得到了机器人的运动学反解,为控制系统提供了参考输入。基于机器人的简化动力学方程,设计了一种RBF神经网络滑模控制器,并构造Lyapunov函数证明控制器的稳定性。分别采用传统滑模和神经网络滑模控制方式对机器人的轨迹跟踪进行仿真分析。仿真结果表明:神经网络滑模控制器具有更好的轨迹跟踪精度和较小的稳态误差,验证了神经网络SMC控制器的有效性。     

基于模糊滑模的两轴伺服系统轮廓误差交叉耦合控制算法

针对两轴伺服系统轮廓误差控制问题,提出一种基于模糊滑模的交叉耦合轮廓误差控制方法。设计了单轴模糊滑模跟踪控制器,用于消除干扰作用。将模糊控制器用于自适应调节滑模控制器切换增益,减小滑模控制的抖振现象。采用交叉耦合控制算法进行两轴间的协调控制,解决轴间参数不匹配的问题,保证轮廓控制精度。仿真结果表明:该方法能有效提高跟踪精度和轮廓精度。     

基于扩展观测器的永磁同步电机快速积分终端滑模控制

为了优化永磁同步电机(PMSM)调速系统的动态性能，使用滑模控制的PMSM控制系统的非线性速度控制算法。提出一种新的快速积分终端滑模面(FITSMC),以提高传统积分终端滑模控制在速度误差远离平衡点时的跟踪误差收敛速度。针对高切换增益引起的大抖动现象，提出一种改进的抗干扰滑模速度控制器，该方法引入扩展状态观测器观测集中扰动，并在FITSMC中添加前馈补偿项。最后，通过仿真验证所提控制方法的有效性。结果表明：采用FITSMC替代传统的PI控制器，可以有效地降低动态速度跟踪误差。通过与传统方法进行比较，验证了所提方法(FITSMC+ESO)的优越性。     

基于改进迭代学习的并联6-DOF运动平台控制策略研究

为了改善并联6-DOF运动平台的轨迹跟踪效果提出了一种新颖的控制算法。该控制方法结合了非奇异Terminal滑模控制(NTMSMC)和迭代学习控制(ILC),非奇异Terminal滑模控制器可以在有限的时间到达和消除控制器奇异,将其作为第一控制器来处理模型参数不确定性、未知的非线性和外部干扰;在到达滑模面之后,用PD型迭代学习控制器作为第二控制器来消除周期性轨迹跟踪误差。Simulink仿真结果表明,这种组合控制器与其它控制器(如PID控制、滑模控制、迭代学习控制)相比有更高的轨迹跟踪精度和较强的鲁棒性。     

基于CMAC滑模控制的双马达同步技术研究

以大型起重机双卷扬系统为研究对象,针对起升过程中存在的双马达同步误差问题,提出一种基于小脑神经网络(CMAC)滑模控制方法,充分利用CMAC响应速度快及滑模变结构控制(SMC)抗干扰能力强的特点,以解决传统控制方法鲁棒性差的问题;在控制过程中采用交叉耦合控制方式,并根据液压系统动态特性将液压泵出口压力差以及吊钩的倾斜角度作为控制指标进行仿真,最后以起升工况进行实验研究。结果表明:与传统方法相比,所提出的控制策略能有效提高两个马达的同步控制精度,抗干扰能力强,满足实际工况需要。     

串联型机械臂的自适应鲁棒容错控制研究

针对串联型机械臂关节空间内的轨迹跟踪控制,提出了一种自适应鲁棒容错控制方法。在机械臂动力学模型中加入了外界干扰、关节摩擦与故障模型,并将其等价成二阶被控系统。在此基础上,结合非奇异快速终端滑模面和反步法控制策略,设计一种新型的反步非奇异快速终端滑模控制器。通过李亚普诺夫准则验证了控制策略的全局渐近稳定性;引入自适应技术估计系统不确定性的上界,提高控制器的鲁棒性。以二自由度机械臂为被控对象,对所设计控制器的有效性进行了验证,结果表明:与传统的非奇异快速终端滑模控制器及反步非奇异快速终端滑模控制器相比,该控制器具有响应速度快、鲁棒性强、抖振小的优点,能有效应对系统故障和实现机械臂的高精度轨迹跟踪控制。     

数控机床直线伺服系统智能反推控制的研究

针对高速高精数控机床直线伺服系统,考虑参数变化、外部负载扰动和摩擦力等不确定因素对系统伺服性能的影响,设计基于递归模糊神经网络( RFNN)的反推控制器,利用了递归神经网络具有捕获系统动态信息的优点,可实时补偿不确定因素对跟踪性能的影响.仿真结果表明,该控制策略明显降低了不确定因素对系统性能的影响,从而显著提高了直线伺服系统的位置跟踪精度.     

基于滑模扰动观测器和积分滑模控制器的活塞加速度控制研究

针对活塞加速度精度低的问题,提出具有气动和液压技术优势的新型混合执行控制系统。通过分析电液-气动混合执行控制系统结构,建立电液-气动混合执行器的数学模型。在积分滑模控制器的基础上,结合具有干扰抑制和估算复合扰动能力的滑模扰动观测器,开发滑模扰动观测器-积分滑模控制器的综合控制器;采用MATLAB软件对电液-气动混合执行器进行仿真,并与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。结果表明：采用基于滑模扰动观测器-积分滑模控制器的电液-气动混合执行控制系统可明显提高对方波和正弦加速度信号的跟踪精度,方波响应超调量减少约54%,正弦响应误差减少约65%;该控制系统抗干扰性强,位置跟踪误差较小,可以有效地精确控制活塞加速度,具有较强的鲁棒性     

电液伺服系统的模型参考滑模自适应控制

为了提高电液伺服系统的控制效果，本文将模型参考自适应控制和滑模控制相结合，用模型参考方法来保证系统的稳态品质，用滑模控制方法来改善系统的动态品质，提出一种新的模型参考滑模自适应控制方法，仿真结果表明，该方法能有效抑制参数扰动、量测噪声及干扰，具有很强的鲁棒性。