高阶滑模控制永磁同步电机在线状态估计

为实现永磁同步电机的状态在线估计,采用一种新型带有微分器的高阶滑模控制技术.由于系统输出耦合,利用反馈线性化进行解耦.设计了高阶滑模控制器消除传统滑模控制中的抖颤问题,状态估计中的滑模变量及其微分值通过任意阶精确滑模微分器得到,避免复杂计算同时保证了精度,同时电机状态的估计值可以替代用于检测的传感器.仿真实验结果表明,多输入多输出的永磁同步电机系统具有较好的动态性能,同时其状态变量得到了在线精确估计.     

基于分段终端滑模的双三相电机控制系统研究

为进一步提高双Y移30°永磁同步电机调速系统控制性能,提出一种分段非奇异终端滑模控制方法。详细阐述分段非奇异终端滑模相比于非奇异快速终端滑模的优异性,分析了分段非奇异终端滑模面参数的意义,理论证明系统状态从到达滑模面至收敛到平衡点的作用时间是有限的。在此基础上设计双Y移30°永磁同步电机调速控制器,在保持系统动态性能的同时,减小超调量,提高了稳态精度。仿真和实验结果证明了方法的有效性。     

永磁同步电动机的无抖振滑模控制系统设计

针对永磁同步电动机位置伺服系统,基于同步旋转坐标系下永磁同步电动机精确的数学模型,利用矢量控制技术,设计了位置/电流双闭环解耦控制结构,以实现转矩线性化控制,简化控制器设计.结合高阶滑模和非奇异终端滑模的控制思想,利用鲁棒微分估计器技术,分别提出了位置环和电流环的高阶非奇异终端滑模控制方案,在保证控制系统全局非奇异和稳定性情况下,可消除控制信号的高频抖振,提高系统的动态响应速度和控制精度,实现系统强无抖振的滑模控制.提出一种自适应负载转矩估计方法,解决了未知负载扰动系统的鲁棒控制问题.仿真结果证明所提控制方法的有效性和可行性.     

基于终端滑模负载观测器的永磁同步电机位置系统反步控制

针对永磁同步电机位置控制系统存在负载扰动情况下的控制精度低,响应速度慢的问题,提出了一种基于终端滑模负载观测器的反步控制方法.设计了基于非奇异终端滑模的负载观测器,使观测误差在有限时间内收敛,并将观测值动态补偿到控制器中,提高了系统的控制精度;基于非奇异终端滑模和反步法设计位置控制器,提高了系统状态的收敛速度,增强了系统的鲁棒性,通过Lyapunov稳定性判定法证明了系统的稳定性.仿真结果表明,设计的终端滑模负载观测器能够快速、准确地估计出负载转矩,位置控制器能有效实现系统位置的渐近跟踪.     

基于改进幂次趋近律的Buck变换器滑模控制方法研究

为进一步提高Buck变换器输出电压的快速性和稳定性,在幂次趋近律和变速趋近律基础上,提出一种基于改进幂次趋近律的滑模控制方法。该控制方法不仅提高系统动态性能,而且可以根据系统状态自适应调节滑模抖振,直至收敛于平衡点。当系统受到有界外部扰动时,滑模面及其导数能够收敛至平衡点附近的邻域内。将该滑模控制方法应用于Buck变换器三阶滑模控制器,并给出滑模面参数的选择范围。通过仿真和实验结果,证实了基于改进幂次趋近律的Buck变换器滑模控制方法的有效性。     

永磁同步电动机混合非奇异终端滑模变结构控制

为了进一步提高滑模控制系统的控制性能,提出了混合非奇异终端滑模控制（hybrid nonsingular terminal sliding mode,HNTSM）策略,该控制策略结合线性滑模与非奇异终端滑模（nonsingular terminal sliding mode,NTSM）的优点,提高了系统状态的收敛速度,实现了状态变量的全局快速收敛,并设计控制函数,解决了终端滑模的奇异性问题。应用该方法设计永磁同步电动机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）混合非奇异终端滑模速度控制器,并与PI调节器进行了仿真与实验对比。仿真和实验结果表明,该速度控制器能够有效地提高系统的静态、动态特性与鲁棒性。     

一种高阶滑模控制的永磁同步电动机电流估计

采用一种高阶滑模控制技术实现永磁同步电动机的电流估计。由于系统输出耦合,利用反馈线性化进行解耦,设计了高阶滑模控制器用于消除传统滑模控制中的抖颤问题,电流估计中的滑模变量及其微分值通过微分器得到,避免复杂计算,同时电机电流的估计值可以替代用于检测的传感器。仿真实验的结果表明,多输入多输出的永磁同步电动机系统具有较好的动态性能的同时,其电流值得到了精确估计。     

基于扰动估计补偿的PMLSM固定时间积分滑模控制

为了提高永磁直线同步电机(PMLSM)控制系统的动态响应速度和鲁棒性,提出了一种基于扰动估计补偿的固定时间积分滑模控制（DFISMC）方法。首先,在积分滑模面的基础上,引入了一种固定时间滑模控制算法,保证系统可以在固定时间内到达平衡点。其次,设计了一种随系统状态动态调整的控制率增益函数f(s),进一步加快了收敛速度。最后,设计自适应超螺旋扰动观测器估计内部和外部不匹配扰动,并采用前馈补偿的方式将观测值引入控制律,增强了系统的抗干扰能力。仿真结果表明,DFISMC方法不仅保证了系统全局鲁棒性,而且有效提高了系统的跟踪精度和响应速度。     

基于全局快速终端滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制

无刷直流电机(BLDCM)位置传感器的存在影响控制系统的可靠性、体积和成本,所以控制系统常采取无位置传感器的控制方法。提出了基于全局快速终端滑模观测器(GFTSMO)的无位置传感器控制策略,所提出的滑模观测器结合了非奇异终端滑模观测器(NTSMO)和线性滑模观测器的优点。该观测器引入了混合滑模面,具有全局快速收敛性和较好的跟踪精度,减少了常规滑模观测器的相位滞后问题,提高了转子位置与速度的估算精度。设计了高阶滑模控制律,保证观测器的稳定性并抑制抖振现象,可以得到平滑的反电动势信号。实验结果表明,所提出的控制策略能够准确估计得到无刷直流电机的线反电动势,加快收敛速度,系统具有较好的静、动态特性。实验结果验证了所提出控制方法的有效性。     

非最小相位系统的终端滑模控制

在重新定义系统输出方法的基础上，提出一种终端滑模控制策略，解决了非最小相位系统难以控制的问题。首先，重新定义系统的输出，通过输入输出线性化，得到系统的输入输出子系统。然后，设计终端滑模控制策略，使输入输出子系统在有限时间收敛到零，并根据系统性能指标要求选择适当的输出定义参数，使零动态子系统在原点附近渐近稳定，从而保证原系统的渐近稳定。仿真结果验证了提出方法的有效性。     

采用滑模方法实现多涡卷混沌系统的同步

针对基于滞环的多涡卷混沌系统的同步,提出了一种终端滑模变结构控制方案,使主动混沌系统和被动混沌系统之间实现了同步,使得误差系统在有限时间内到达设定的滑模面,保证误差系统在有限时间内到达系统的平衡点。仿真结果验证了所提出方法的有效性和分析的正确性。     

采用终端滑模实现多涡卷混沌系统的追踪控制

针对基于滞环非线性多涡卷混沌系统的追踪控制问题，提出了一种终端滑模控制方法，实现了受控混沌系统对给定参考信号的追踪控制。应用李亚谱诺夫稳定性定理证明了所提出控制方法的正确性。仿真结果验证了追踪误差系统的状态首先在有限时间内到达滑模面，然后在有限时间内收敛到原点，实现了追踪控制。     

遥控水下机器人多电机协同控制研究

为了提高遥控水下机器人(ROV)多电机系统的同步性能、鲁棒性和动态性能,该文提出一种基于PID速度补偿器的偏差耦合控制结构和一种新型多模态非奇异终端滑模控制策略。该控制结构增加了电机间的速度检测和反馈,并且对反馈结构进行PID控制,提高了电机间速度的同步性;该控制策略结合线性滑模控制和非奇异终端滑模控制的优点,并优化了滑模面的设计,缩短了系统收敛时间,提高了系统的动态、稳态性能。仿真实验表明:该控制结构提高了系统的同步性能、抗干扰能力;该控制策略很好地提高系统的动态、稳态性能和鲁棒性。该文提出的控制结构和策略能够良好地运用于ROV多电机系统。     

基于反电动势滑模观测器的异步电机矢量控制

为提高异步电机无速度传感器控制参数鲁棒性,同时减小滑模抖振,研究了一种基于反电动势高阶滑模观测器的异步电机速度观测和矢量定向方案。在对异步电机数学模型变换的基础上,通过非奇异终端滑模观测器的设计,实现了对反电动势的准确观测。据此设计了转速适应率,实现了转速观测,并由反电动势和转子磁链之间的故有相位关系,实现了转子磁场的直接定向。该方案的突出优势在于其较强的参数鲁棒性:一方面,其矢量定向的准确性不受转子电阻这一易变参数的影响;另一方面,转子电阻的变化对速度观测精确度的影响较小。同时高阶滑模观测器的设计有效地抑制了滑模抖振,提高了观测精确度。仿真结果验证了该方案的有效性,展示了其较强的参数鲁棒性。     

Adaptive sliding mode observer design for a class of uncertain systems

State feedback method is quite popular in control engineering field. However, some popular properties of state feedback approach cannot be used while any of the system states cannot be obtained beforehand. Therefore, this paper proposes a new observer design for a class of uncertain systems through sliding mode control theory. Based on strictly positive real concept, the stability of the equivalent error system is verified. Further, by using the generalized matrix inverse approach, the proposed switching term can drive the error states to zero, and it ensures the global reaching condition of the sliding mode of the error system. Moreover, the presented sliding mode observer is proposed to possess the invariance property to the uncertainty and/or external disturbance. Furthermore, the developed sliding mode observer is extended to release the limitation of knowing the bounds of the lumped perturbations in advance. That is, not only a new sliding mode observer but also a new adaptive sliding mode observer is proposed in this paper. Finally, three examples are illustrated to demonstrate the validity of the proposed sliding mode observer and the proposed adaptive sliding mode observer. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

无速度传感器的永磁同步电机滑模控制

基于模型参考自适应系统(MRAS)方法,完成了永磁同步电机(PMSM)无传感器控制中的速度估计,节约了成本,并提高了驱动系统的可靠性。在此基础上应用滑模控制理论,采用积分滑模面及滑模等效控制,对PMSM驱动系统速度跟踪控制进行了研究,提高了系统的鲁棒性和快速性。建立了PMSM驱动无传感器矢量控制系统的仿真模型,设计了速度滑模控制器。仿真结果验证了该方法的有效性,系统具有较好的动、静态特性。     

基于滑模变结构控制的异步电机速度控制的应用研究

对滑模变结构控制进行了分析研究。滑模变结构控制具有响应速度快,超调量小,控制精度高,较强的鲁棒性和抗干扰能力等优点,特别适应于异步电动机这种高阶的非线性、强耦合的多变量系统。文中对速度控制环如何应用滑模变结构控制进行设计作了较实用的探讨与研究,介绍了应用新型芯片DSP-ADMC331设计和构建滑模控制变结构的异步电机速度控制系统,其有着广阔的应用前景。