压电陶瓷执行器多模时变滑模逆补偿控制

针对压电陶瓷执行器的迟滞问题,设计多模时变滑模逆补偿控制器对压电陶瓷执行器进行控制.首先,利用Preisach逆模型对迟滞进行串级补偿.然后,针对补偿后的压电陶瓷执行器,设计滑模变结构控制.为了消除滑模控制的到达过程,采用带指数项的滑模面.为了消除系统的静态误差,同时也减小超调,设计一个普通时变滑模面和一个带积分项的时变滑模面,采用多模控制的思想对所设计的两个滑模控制进行切换.并且通过模糊控制方法确定两个滑模控制器的切换时刻.另外,用滑模面代替切换函数有效地消除了抖振.实验结果表明,所采用的多模时变滑模逆补偿控制,消除了滑模控制的达到阶段和抖振,两个滑模控制平滑切换,克服了压电陶瓷执行器的迟滞非线性,提高了控制精确度,跟踪的平均绝对误差为0.0135 μm.     

具有时延和丢包的网络控制系统的补偿控制

针对网络控制系统中同时存在时延和丢包的问题建立增广模型,设计了RBF预测控制器.在当前状态量不能被控制器实时得到时,将网络控制系统建模为切换模型,通过预测控制器利用已知的数据预测出当前的状态与控制量,对时延和丢包现象进行实时补偿,保证了系统的稳定性.最后以Truetime工具箱为仿真平台建立仿真模型,通过数值仿真算例验证了该方法的可行性和有效性.     

网络控制系统的自适应预测控制

研究了具有网络诱导时延和数据包丢失的网络控制系统中的自适应预测控制问题.考虑传感器与控制器、控制器与执行器间皆有时延和数据包丢失,充分利用网络传输数据包的容量,提出一种方案,在控制器节点获得被控对象的输入输出数据以在线辨识对象模型参数,并利用辨识模型设计预测控制器,给出了算法的推导过程和时延及数据包丢失的补偿方法.校园...     

针对时延和数据包丢失的网络控制系统分析与设计

针对同时存在时延和丢包的网络控制系统建立增广模型,设计预估器估计出存在时延和丢包情况下相应的状态与控制量,对时延和丢包现象进行实时补偿。最后以Truetime为仿真平台建立仿真模型,并与采用上一时刻数据代替丢失数据的补偿方法相比较,从而表明本文的预估器补偿方法能够更有效地改善系统控制效果。     

污水排放系统监控网络丢包智能补偿

针对丢包引起网络控制系统性能下降问题,以广地域分布的城市污水排放系统监控网络为对象,给出泵站对象数学模型,继而在建立基于异步动态系统的监控网络丢包切换开关模型的基础上,提出了一种丢包智能补偿策略,经Truetime平台仿真和区域泵站实际运行控制试验。结果表明,该丢包补偿策略能有效提高污水排放监控网络系统的控制性能。     

改进滑模观测器的磁悬浮高速PMSM转子位置预测方法

以磁悬浮高速永磁同步电机为研究对象,针对传统滑模观测器算法预测转子位置存在的固有抖振问题,提出一种改进的滑模观测器预测转子位置的方法。采用正弦函数的[-π/2,π/2]部分取代传统滑模观测器中的符号函数作为切换控制函数,并且通过选择合适的切换控制函数边界层厚度以及随转速变化改变滑模增益来减少抖振现象。同时,设计了截止频率随转速变化的低通滤波器对估计反电动势滤波,分析了转子位置估算误差,并提出了补偿方案。最后以4kW表贴式磁悬浮高速永磁同步电机为对象进行了仿真和实验,结果表明:改进的滑模观测器法很好地抑制了抖振现象,补偿了估计误差,能够准确地预测磁悬浮高速永磁同步电机大转速范围的转子位置,并且具有鲁棒性强的优点。     

基于状态观测器的直流伺服系统摩擦补偿

针对直流伺服系统中非线性摩擦干扰问题,提出了一种基于状态观测器的滑模变结构控制补偿方法,并给出了稳定性证明.对动态摩擦模型中的不可测状态变量设计了一闭环状态观测器,对动态摩擦力矩进行实时估计.在此基础上,对滑模变结构控制器增益通过RBF(Radial Basis Function)网络进行自适应控制,削弱系统抖振.仿真结果表明滑模-RBF网络控制可对非线性摩擦干扰进行有效的补偿,系统的动态、静态性能得到改善.     

卫星姿控系统的滑模容错控制及主动振动抑制

针对执行机构故障情况下挠性卫星姿态控制系统的容错控制及主动振动抑制问题,建立轨控推力扰动条件下含执行器故障的挠性卫星姿态控制系统模型,采用自适应控制方法设计该姿控系统的高阶滑模容错控制器,并在姿态稳定的基础上设计基于高阶滑模的补偿项以降低挠性振动对姿态精确度的影响。对轨控期间飞轮正常情形及故障情形下的挠性卫星姿态仿真结果表明,在卫星姿态控制系统存在干扰的条件下,该方法能实现对执行器故障的容错能力并能提高姿态控制精确度。     

基于滑模观测器扰动抑制的永磁同步电机模型预测控制方法

电机参数精度直接影响模型预测控制的性能,当出现参数失配时,会出现稳态误差,严重时影响系统稳定性。为了降低参数失配对模型预测控制性能的影响,提出了一种基于滑模扰动观测器补偿的模型预测电流控制算法。首先,将利用精确参数和离线参数预测得到的电流误差作为补偿项添加至预测模型中,构建了基于扰动补偿的永磁同步电机预测模型。其次,根据滑模变结构原理,建立了扰动观测器,并将实时检测到的扰动量用于模型预测计算中,用以补偿由参数失配带来的预测误差。由于所提出的滑模扰动观测器是根据新型双曲正切函数趋近律建立的,抖振现象能够得到抑制,且不需再使用低通滤波器,降低了延时效应。实验结果表明,提出的基于滑模扰动观测器补偿的模型预测电流控制能够降低由参数失配带来的稳态误差与电流波动,达到参数不失配时的模型预测控制精度,具有很高的应用价值。     

SRM积分滑模变结构与神经网络补偿控制

针对开关磁阻电机非线性动态特性不易控制的缺点,提出了一种积分型滑模变结构与神经网络补偿相结合的复合控制策略.应用一个具有积分型式的滑模切换面的变结构控制器,使用积分补偿技巧降低系统的振动与稳态误差.为减小滑模面的抖动,引入神经网络补偿控制环节.建立滑模变结构控制的数学模型,并给出神经网络补偿滑模面抖动的控制律表达式.利...     

永磁同步电机无位置传感器双滑模鲁棒控制

基于表面式永磁同步电机在二相坐标下的数学模型,采用滑模变结构方法设计了由滑模控制器和扩展滑模观测器组成的鲁棒控制系统。针对电机参数摄动和负载扰动对驱动性能的影响,以转速误差为参量建立滑模面,构造滑模速度控制器以取代目前在大多数控制方案中使用的PI控制器,利用Lyapunov理论推导出自适应速度控制律,得出速度控制的参考电流和参考电压表达式。由扩展滑模观测器估算转子速度和位置,分析得到观测器的收敛条件及自适应率,证明了其稳定性。理论分析表明该方案的控制器和观测器性能不依赖于电机参数和负载干扰,具有较强的鲁棒性。仿真结果验证了控制方案的有效性与正确性。     

Robust economic model predictive control of nonlinear networked control systems with communication delays

In this work, we consider economic model predictive control of nonlinear networked control systems subject to external disturbances and communication delays in both sensor-to-controller and controller-to-actuator channels. The problem is addressed in the framework of the min-max model predictive control. First, a delay compensation strategy is proposed to minimize the impact of communication delays on the control performance. In the compensation strategy, once the receiver at the controller node receives a new state measurement, the controller generates a control sequence and sends the sequence to the actuator to compensate for delayed control inputs. Subsequently, the presence of disturbance is explicitly considered for robustness and the semi-feedback min-max optimization algorithm is used to design the control law based on the estimate of the current state reconstructed by the estimator. Furthermore, the input-to-state practical stability of the proposed approach is established by constructing a modified Lyapunov function. Simulation results of a numerical example and a chemical process example demonstrate the applicability and effectiveness of our approach.     

A modified sliding-mode controller-based mode predictive control strategy for three-phase rectifier

In three-phase pulse width modulation rectifiers, proportional integral (PI) has been used in voltage outer-loop to obtain the active current reference when using the conventional model predictive control strategy. However, the performance of the dynamic response is poor as large step and longer settling time are required on the active power under the load variation. To cope with this problem, a sliding-mode controller can be employed to replace the PI controller. Nevertheless, the sliding-mode variable structure control is discontinuous which leads to the chattering problem. In this work, a novel control strategy which combines a simplified model predictive control and a modified sliding-mode control is proposed and investigated. The proposed strategy is supposed to reduce the effect of unexpected disturbances such as the DC-link voltage step and the load variation. Simulation and experiments have been conducted for validation. The results indicate that the proposed strategy is feasible and has excellent dynamic response. Furthermore, it is easy to design and implement.     

补偿电容器组同步开关控制器的研制

介绍了新研制的中压补偿电容器组同步开关控制器的工作原理和基本结构,该控制器将控制和驱动永磁机构,以实现开关的选相合、分闸,从而有效地抑制投切并联电容器组时引起的过电压及涌流。     

永磁同步电机抗抖振滑模控制算法研究

将永磁同步电机(PMSM)双闭环矢量控制中的电流环调节器与一阶速度模型相结合,得到调速系统二阶模型。在此基础上,设计了基于指数趋近率的滑模控制器,实现系统渐进跟踪,且在一定程度上减小了控制器抖振。利用扩张状态观测器测量系统扰动,对控制量进行补偿,进一步减小了控制器抖振。通过Lyapunov稳定性定理证明了闭环控制系统的渐进稳定性,同时仿真和实验均验证了控制器的有效性。     

基于扰动观测与分数阶终端滑模转速调节器的永磁同步电机模型预测控制

针对三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统,为提高其转速控制精度和响应速度,减小定子电流脉动,结合分数阶控制理论和终端滑模控制技术设计了一种分数阶终端滑模(FOTSM)转速调节器。在提高系统响应速度和精度的同时减小了传统滑模控制的抖振,增强了系统的抗扰动能力和鲁棒性;考虑PMSM在实际运行过程中易受到参数变动及外部扰动不确定性等因素的影响,基于滑模控制技术设计了一种扩展滑模扰动观测器(ESMDO),实现了对系统所受内外扰动的实时观测及前馈补偿;采用分数阶控制理论来设计转速调节器能够更加切合实际的控制过程,使所得到的系统参数和实验数据更加符合电机运行的真实情况;采用模型预测转矩控制(MPTC)算法取代传统的DTC系统,减小了转矩和磁链脉动、提高了系统的运行性能。通过对比仿真验证了所设计的控制策略的正确性。     

基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机(permanentmagnet synchronous motor,PMSM)控制系统的影响,提高系统抗扰能力,提出一种以转速和负载转矩为观测对象的扩展滑模观测器,以实际转速与观测转速之差构成滑模面,负载转矩观测结果由负载转矩实际值和经过滤波后的抖振信号组成,当滑模运动发生后转矩观测误差渐进收敛到零。设计了基于指数趋近律的PMSM滑模控制(sliding-modevariable structure control,SMC)系统,将观测的负载转矩进行前馈补偿,以克服负载时变对控制性能的影响。实验结果表明,该观测器可准确地观测负载转矩,采用的前馈补偿方案对系统负载扰动有较强的鲁棒性,并且SMC固有抖振现象得到了有效抑制。     

基于鲁棒反演滑模控制的PMSM伺服系统控制研究

为了解决永磁同步电机伺服系统PI控制对转矩干扰、参数扰动和大幅位置波动鲁棒性差等问题,将反演控制和滑模控制相结合设计了鲁棒反演滑模位置伺服控制器,通过构建虚拟控制项,利用李雅普诺夫稳定性原理推导了控制律,并进行了稳定性分析。为避免抖动现象造成高精度伺服系统无法运行,采用连续饱和函数取代继电特性的符号函数。通过与PI控制器的伺服系统仿真对比,鲁棒反演滑模控制器对不确定性、转矩干扰和自身运行导致参数摄动具有较强的鲁棒性,且响应速度快,大大削弱了抖动现象。     

Adaptive model predictive control for co‐ordination of compression and friction brakes in heavy duty vehicles

In this paper, an adaptive model predictive control scheme is designed for speed control of heavy vehicles. The controller co‐ordinates use of compression brakes and friction brakes on downhill slopes. Moreover, the model predictive controller takes the actuator constraints into account. A recursive least square scheme with forgetting is used in parallel with the controller to update the estimates of vehicle mass and road grade. The adaptation improved the model predictive controller. Also online estimation of the road grade enhanced the closed‐loop performance further by contributing through feedforward control. Simulations of realistic driving scenarios with a validated longitudinal vehicle model are used throughout this paper to illustrate the benefits of co‐ordinating the two braking mechanisms and influence of unknown vehicle mass and road grade. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.