基于分数阶滑模观测器的感应电机速度估计

速度传感器是高性能感应电机控制系统的重要组成部分,当其精度降低或故障时会严重影响控制性能.为了实现感应电动机控制系统所需的转子磁链和速度的准确估计,结合滑模控制理论与分数阶微积分理论设计了转速及磁链的高精度观测器.采用定子电流观测误差构成滑模面,根据李雅普诺夫定理设计了分数阶滑模控制率,并用李雅普诺夫理论和分数阶理论证明了该方法的收敛性和稳定性.仿真研究表明:该方法有效地削弱了滑模观测器中抖振现象,能在全速范围内准确、快速地估计出电机磁链和转速.并验证了该观测器对负载扰动和转子电阻扰动有较强的鲁棒性.     

串联式混合动力汽车起-停巡航控制

以串联式混合动力汽车BJUT-SHEV为研究对象,针对起停工况下模型参数摄动和外部干扰等不确定性因素对控制效果的影响,提出一种基于非线性干扰观测器理论的自适应滑模控制方法.通过引入非线性干扰观测器对系统中存在的不确定进行估计,利用估计结果补偿滑模控制器输出,以提高滑模控制器的控制性能及鲁棒性;设计自适应律对切换增益自适应调节,以削弱滑模控制器的输出抖振.基于Lyapunov理论证明了该方法的稳定性,最后通过仿真实验进一步验证了该方法的可行性及有效性.     

异步电机无速度传感器控制的Holtz型磁链观测器性能分析

针对异步电机无速度传感器控制中,电压型磁链观测器低速性能较差的问题,研究一种具有较好低速性能的电压型磁链观测器——Holtz型磁链观测器.基于线性化理论建立该观测器的小信号模型,得出观测器反馈系数与观测器稳定性和动态响应之间的关系.进一步分析观测器输入存在误差的情况下,反馈系数对磁链观测结果的影响.基于对观测器综合性能的分析,提出一种自适应的反馈系数设计方法.针对2.2kW的异步电机,分别在Matlab仿真平台和基于Dspace的实验平台上进行了观测器输入存在误差的仿真和实验.结果表明:当观测器阻尼系数取在1.0附近,也即反馈系数按同步角频率的2倍取值时,可以获得最佳的观测效果,并且在高速和低速下均能获得良好的动态和稳态性能.     

内嵌式永磁同步电机永磁磁链在线辨识研究

针对内嵌式永磁同步电机永磁磁链辨识存在的问题,采用一种基于滑模变结构的永磁磁链参数辨识方法。首先,通过选择磁场同步旋转坐标系下定子电流和电感的乘积作为状态变量,构造内嵌式永磁同步电机永磁磁链辨识的状态方程;然后,利用滑模变结构与该模型相结合的方法,构造滑模观测器,并采用Lyapunov稳定性理论证明该观测器的稳定性和待辨识磁链参数的收敛性;最后,以仿真结果验证了该方法对永磁同步电机永磁磁链辨识的可行性。     

一种自适应滑模观测器的感应电动机转速辨识研究

在感应电动机无速度传感器矢量控制系统中,针对滑模观测器存在的转速抖振与辨识精度低的问题,设计了一种基于分段函数的自适应滑模观测器.首先,该观测器利用定子电流实际值与观测值的误差来构造滑模面,并使用了具有独立增益的分段函数作为电机观测模型的校正项,观测器的稳定性由李雅普诺夫理论(Lyapunov)证明.然后,以滑模趋近律...     

菱形翼布局无人机自适应分数阶滑模姿态控制

为研究存在复合干扰的非常规布局菱形翼长航时侦察无人机姿态控制问题,针对系统存在强耦合、非线性、多输入多输出等特点,结合滑模变结构控制理论、分数阶微积分理论、自适应控制理论、新型基于非线性fal函数的快速趋近律及扩张状态干扰观测器,提出了一种包含干扰观测器的自适应分数阶微积分滑模控制方法.首先,为降低控制器的超调现象,结合分数阶微积分理论,利用分数阶微积分算子信息记忆和遗忘的特性,设计了分数阶微积分滑模面,以柔化控制器的输出,使得控制器超调现象得到良好的控制. 其次,为改善传统趋近律收敛时间长,抖震严重等弱点,利用fal函数“小误差大增益,大误差小增益”良好的特性,将非线性fal函数引入到趋近律的设计中,提出了一种可以快速收敛的新型趋近律,平滑无抖震地加快了系统收敛速度. 最后,由于建模误差和外部干扰的存在,使用扩张状态干扰观测器观测出等效干扰并在控制器中引入等效的补偿. 数值仿真结果表明,所提控制方法具有很强的鲁棒性,达到了理想的控制效果.     

一种基于积分滑模观测器的永磁同步电机 磁链重构方法

针对永磁同步电机转子永磁体的失磁故障问题,提出了一种基于积分滑模观测器的磁链重构方法。首先,建立d-q轴坐标系下永磁同步电机失磁故障时的电流状态方程;其次,结合滑模观测器和比例积分观测器的特点构建了积分滑模观测器,实现了对永磁同步电机磁链信息的在线检测重构;最后,基于Lyapunov 稳定性理论,证明了积分滑模观测器的稳定性,并依据滑模等值控制原理重构了永磁体磁链算式。仿真结果表明,所设计的积分滑模观测器对磁链的观测精度较高,且具有较好的鲁棒性和快速性。     

基于二阶滑模的永磁同步电机直接转矩控制研究

为解决传统直接转矩控制系统中存在的定子磁链与电磁转矩波动较大问题,提出了一种基于滑模变结构的控制方案。利用SVPWM空间电压矢量脉冲宽度调制代替滞环控制以及开关表,用转矩与磁链的二阶滑模控制器取代传统PI调节器,加强了转矩和磁链的控制精度,抑制其抖振。用滑模观测器代替传感器,提高了调速系统的控制性能和抗干扰能力。Matlab仿真实验结果表明：改进后的控制系统可以有效地降低磁链和转矩脉动,改善其静态、动态性能及系统的鲁棒性。     

基于线性磁链的IPMSM位置预估算法

为了提高内嵌式永磁同步电机（IPMSM）位置预估的估算精度,基于线性磁链的IPMSM模型,用电流观测误差构建滑模平面建立滑模观测器,预估转子位置和速度.定量分析定子电阻和交直轴电感对预估转子位置的影响.针对电机参数摄动对预估位置精度的影响,构造Lyapunov函数辩识定子电阻、交轴电感.实验结果表明该设计方法的正确性和...     

固定翼无人机自适应滑模控制

针对固定翼无人机的姿态和速度控制中存在不确定和外部扰动的问题,设计自适应超螺旋滑模干扰观测器和控制器,实现了固定翼无人机对速度指令和姿态指令的有限时间精确跟踪.首先建立固定翼无人机速度模型和基于四元数的姿态误差模型;进而在该模型的基础上针对无人机飞行过程中的外部扰动和不确定问题,采用自适应超螺旋滑模算法设计干扰观测器对干扰和不确定进行快速估计,并在此基础上设计多变量超螺旋控制器使固定翼无人机快速、精确地跟踪期望的速度和姿态指令;最后基于Lyapunov理论证明了该系统的稳定性.仿真结果表明:所提出的综合控制策略可以实现固定翼无人机速度与姿态的快速精确跟踪并具有良好的鲁棒自适应能力,而且针对无人机不同的飞行指令,使用该控制策略都能使无人机快速稳定的达到预期目标.     

新型感应电机模糊间接矢量控制

基于模糊逻辑控制策略,提出了一种新型的感应电机速度控制方法.设计出了一个模糊逻辑控制器用于外环控制.在不同的动态运行情况下,如给定速度突变、负载的阶跃变化等,分别采用新型模糊逻辑控制器和传统比例积分控制器对感应电机驱动性能进行仿真.对比实验结果表明:所设计的模糊逻辑控制器具有更强的鲁棒性,说明在高性能驱动的工业应用场合所提出的模糊逻辑控制器完全可以取代传统的PI控制器.     

异步电动机哈密顿控制系统的建模与仿真

采用哈密顿系统理论对异步电动机进行建模与速度控制。应用端口受控哈密顿系统理论,建立了异步电动机的非线性PCH数学模型及仿真模型,设计了系统的控制器和负载转矩观测器,分析了系统平衡点的稳定性。在Matlab/Simulink中,搭建异步电动机哈密顿控制系统的仿真模型。仿真结果表明,所提出的方案对负载扰动具有很强的鲁棒性。     

轮式移动机器人快速轨迹跟踪

为了克服轮式移动机器人响应能力的有限性、保证轮式移动机器人快速跟踪给定的参考轨迹,本文充分利用预演信息(即提前获取的将来参考信息),设计预演控制策略、调节轮式移动机器人的驱动电压来控制机器人,使其快速跟踪给定的参考轨迹.首先,针对运动学模型设计虚拟控制器以保证轮式移动机器人能够渐近跟踪给定的参考轨迹.其次,建立了虚拟控制器的离散时间线性状态空间模型.再次,基于轮式移动机器人的动力学模型和虚拟控制器的线性模型,将轨迹跟踪控制问题等价转化成一个具有已知输入的线性二次调节问题.最后,基于Riccati方程的解,给出了最优预演控制策略的反馈增益.事实上,本文所提出的为虚拟控制器建立线性状态空间模型的方法适用于任意离散信息,这极大地方便了信息的处理与提前使用;另一方面,由于提前使用了参考信息,本文所提的预演控制策略能够快速地跟踪给定的参考轨迹.仿真实验以类正弦曲线为参考轨迹进行跟踪,结果表明:所提控制策略能使轮式移动机器人的速度与轨迹跟踪误差快速地趋于零,验证了所提预演控制算法的有效性.     

Path tracking for vehicle parallel parking based on ADRC controller

A novel path tracking controller for parallel parking based on active disturbance rejection control (ADRC) was presented in this paper. A second order ADRC controller was used to solve the path tracking robustness, which can estimate and compensate model uncertainty caused by steering kinematics and disturbances caused by parking speed and steering system delay. Collision-free path planning technology was adopted to generate the reference path. The simulation results validate that the performance of the proposed path tracking controller is better than the conventional PID controller. The actual vehicle tests show that the proposed path tracking controller is effective and robust to model uncertainty and disturbances.     

硅酸盐水泥熟料的率值匹配模型

在传统的水泥熟料三率值KH、SM和IM基础上提出饱硅系数KS的概念,通过分析52组硅酸盐水泥实际生产相关数据,建立硅酸盐水泥熟料率值匹配模型。并利用该模型对高性能水泥熟料率值进行了初步探讨。     

Application of Time Scale to Parameters Tuning of Active Disturbance Rejection Controller for Induction Motor

Active disturbance rejection controller (ADRC) has good performance in induction motor (IM) control system, but controller parameter is difficult to tune. A method of tuning ADRC parameter by time scale is analyzed. The IM time scale is obtained by theor     

Electric Vehicle IM Controller Based on Voltage-Fed Inverter

A novel electric vehicle (EV) induction motor (IM) controller based on voltage-fed inverter is presented. It is shown that the proposed adaptive control algorithm effectively both simplifies the structure and expands the capacity of controller. The relationship between stator‘s voltage and that of current under rotor‘s flux-oriented-coordinates is first introduced, and then the structure of vector control is analyzed, in which voltage compensation is inducted as the core feedback procedure. Experiments prove that, together with a facility for realization, a smooth transition, a prompt torque response and small concussion are gained. Extensive research conducted by varying parameters that result in practical ripple is proposed in conclusion.     

Fuzzy自适应协调决策控制器的特性研究

本文针对一般模糊控制器在算法及其结构上存在的问题,提出模糊自适应协调决策控制算法(FACDC)。它模仿智能控制,采用分级递阶结构形式,通过一协调级来协调模糊控制与自适应PI控制,使得两者有机地结合起来,充分发挥两者的优点。由于本文采用的自适应算法是一种参考模型模糊自适应算法,因此避免了一般自适应算法的复杂性。     

基于参考模型的移动机器人直接自适应模糊控制

移动机器人是一个多种功能为一体的综合系统．在控制和规划方面缺乏智能性和鲁棒性。本文提出利用参考模型的直接型自适应模糊控制方法．即直接调整控制器的参数,直到把控制对象和参考模型之间的输入误差减少到10^-6的范围为止．运动控制效果很好。     

内模控制结构中的虚拟参考反馈校正设计

为规避真实对象的建模过程,使辨识对象的建模与内模控制器设计可同步实现,将虚拟参考反馈校正思想应用于内模控制之中。虚拟参考反馈校正思想可将辨识对象和内模控制器的求解转化为参数辨识过程。为建立虚拟参考反馈校正思想与传统自适应控制方法间的等价性,推导出对输入-输出观测数据作预滤波处理的滤波器。最后用仿真算例验证本文辨识方法的有效性。更多还原