鲁棒近似时间最优控制及其在电机伺服系统的应用

提出一种在双积分伺服系统中实现快速无静差定点跟踪的控制方案。控制律以近似时间最优控制律为主体,引入对未知扰动的补偿,通过一个扩展状态观测器对系统中不可量测的速度信号和未知扰动进行估计。从理论上分析了闭环系统的稳定性。把这种控制方案用于一个永磁同步电机的位置-速度环的定点跟踪控制,并进行了Matlab数字仿真和基于TMS320F2812DSP的实验研究,结果表明所设计的控制系统可以对大范围的给定目标进行快速和准确的跟踪,且对扰动和系统参数差异具有较好的性能鲁棒性。     

永磁同步电动机的转速跟踪控制

针对永磁同步电动机(PMSM)研究了其建模与转速控制问题。建立PMSM的机理模型,引入线性变换将所得时变模型转换为线性定常模型。为实现无静差跟踪控制,在闭环系统的内部重现一个扰动信号的不稳定模型,并将输出跟踪误差作为其输入与被控对象串联,从而使跟踪误差非零时,控制器总会输出一个信号作用于被控系统,如此实现无静差跟踪。给出了被控系统实现无静差地跟踪给定参考的充分必要条件,实验结果证明了所提方法的有效性。     

基于电液比例的加热炉步进梁控制算法研究

步进梁起着在炉内运送钢坯的作用,它由固定梁和移动梁构成。由于移动梁与钢坯的总重量达数百吨,对其实施速度和位移的精准控制非常困难。运钢过程中常出现2种情况:1)电液比例方向阀的中位死区特性以及整个液压传动机构的机械延迟导致系统响应延迟。2)在经过等高位后,移动梁托起钢坯使得负载阶跃式增加,液压缸运动的速度出现较大静差,无法跟踪给定。针对以上问题,给出了一种基于闭环的模糊滑模控制方法,在MATLAB环境下与PID控制、等效滑模控制进行了比较研究。结果表明,模糊滑模控制有效地克服了步进梁在PID或等效滑模控制中容易出现静差大及速度振荡等问题,同时也克服了系统的载荷扰动及液压系统本身油液非线性带来的系统参数不确定性的问题,使系统的动静态性能均得到了大幅度提升。     

基于ASAPSO的火炮随动系统模糊控制策略

针对传统PID控制器因参数无法随负载变化而实时改变,导致火炮随动系统控制效果不佳的问题,设计了以空间矢量控制为理论基础的三闭环随动控制系统。该随动控制系统采用永磁同步电机(PMSM)作为执行电机,并在系统位置环上加入了经自适应模拟退火粒子群优化算法(ASAPSO)优化参数后的模糊控制器。通过搭建系统仿真模型,将这2种控制器分别运用在该随动控制系统的位置环上,对比了2种控制器的位置响应、抗转矩扰动能力和目标跟踪能力。结果发现,模糊控制器的参数经ASAPSO优化后,系统的静态特性和动态特性比传统PID控制器更好,能够有效克服转矩扰动等非线性因素的影响,系统具有较好的目标跟踪性能。     

交流伺服系统近似时间最优控制的实验研究

提出一种在典型双积分伺服系统中实现快速无静差定点跟踪的控制方案。首先利用时间最优控制律进行最快的加速运动,随后当系统误差减小到预定范围内则平滑切换成线性控制律以进行平稳的跟踪控制,并通过积分控制消除未知扰动带来的稳态误差,设计一个降阶状态观测器对系统中不可量测的速度信号进行估计以便参与反馈控制。这种控制方案被用于一个永磁同步电机的的定点位置伺服控制,并基于TMS320F28335DSP开展了实验研究,结果表明所设计的控制系统可以对大范围的给定目标进行快速和准确的跟踪,且对扰动幅值差异和模型参数摄动也具有较好的性能鲁棒性。     

基于递归模糊神经网络的PMLSM伺服控制

为了增强永磁直线同步电机（PMLSM）直接驱动系统的鲁棒性,改善系统受突加扰动情况下的性能,结合递归神经网络与模糊控制的优点,设计了基于递归模糊神经网络补偿器的PMLSM位置控制器。仿真结果表明,所设计的系统能实现对位置阶跃指令的快速无超调跟踪和稳态无静差,具有很强的鲁棒性,能够满足高精度、微进给永磁直线同步电机伺服驱动系统的要求。     

基于双向全桥DC-DC变换器增广状态控制系统研究

双向全桥DC-DC变换器广泛应用于电动汽车、新能源发电等具有能量双向流动的储能系统中。首先,在双向全桥变换器单移相控制模式基础上,应用离散采样建模方法建立了双向全桥变换器的离散小信号模型;然后,根据变换器的离散小信号模型,设计了具有无静差的增广状态反馈控制系统,通过配置系统的闭环期望极点位置使系统的阶跃响应无超调,通过仿真,验证数字闭环控制器的有效性;最后,分析了状态反馈系数矩阵对变换器系统中主要参数的敏感程度,仿真结果表明相同反馈系数下,不同系统参数对系统输出瞬态响应的影响。     

基于等效负载扰动观测器的直流电机转速鲁棒控制

针对直流电机速度控制系统负载的未知时变特性和被控对象参数的不确定性，设计了一种等效负载扰动观测器，并通过构造速度误差的Lyapunov函数，设计了一种新的基于等效负载扰动观测器的变结构鲁棒控制器。仿真研究结果表明，所设计的速度控制系统对负载扰动的变化和参数的时变性具有较好的控制效果和鲁棒性，对不同形式的速度给定信号具有较好的跟踪性能。     

无传感器内置式永磁同步电机低速运行转子位置鲁棒观测器

低速运行控制是无位置传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)控制系统的关键技术。为了改善无传感器IPMSM矢量控制系统的低速性能,研究了一种基于高频信号注入的转子位置鲁棒观测器,以使位置观测环节具有较强的抗负载扰动能力。在分析扰动转矩可能导致观测器收敛到磁极相反位置问题基础上,针对扰动转矩特性对转子位置鲁棒观测器的结构进行设计。根据阶跃式和斜坡式扰动转矩特性及位置观测误差期望指标,采用极点配置的方法对观测器反馈增益矩阵参数设计进行分析。通过IPMSM无传感器矢量控制系统验证了该转子位置鲁棒观测器的有效性。     

基于准滑动模态的雷达伺服系统控制

为了改善某跟踪雷达伺服系统的性能,以无刷直流电机(BLDCM)作为天线伺服驱动,在无刷直流电机模型的基础上,设计了雷达伺服系统的三闭环控制系统,电流环和速度环均采用PI控制,位置环采用准滑模控制.给出了电流环和速度环的开环频率特性,并绘出了伺服系统位置环的阶跃响应曲线和正弦信号跟踪曲线.结果表明,所设计的伺服系统电流回路和速度回路稳定,能够达到性能要求;位置环响应速度有所提高,对系统参数的不确定性及干扰有很强的鲁棒性,雷达伺服系统的跟踪速度、跟踪精度、稳定性都有所改善.