六相永磁同步电机新型单向滑模控制

针对具有非线性、参数摄动和负载扰动特性的六相永磁同步电机转速控制问题,结合全局快速终端滑动模态提出了一种新型单向滑模控制律,该控制律基于两个快速终端滑模面和四个辅助滑模面,能够保证系统状态误差的全局快速收敛特性,在增大趋近速度基础上消除了常规滑模由于状态轨迹穿越滑模面产生的抖振现象。为在线实时估计系统不确定扰动,提出了一种扩展状态扰动观测器,该观测器无需扰动先验信息,利用定子电流和电机转速信号快速平稳补偿系统扰动量。试验结果表明,基于新型单向滑模与扰动观测器的六相永磁同步电机转速控制系统响应速度快、控制精确度高,而且对转速给定和负载扰动具有强鲁棒性,验证了所提算法的有效性。     

基于二阶滑模自抗扰控制的道路融冰除雪系统水泵电机优化策略

针对道路主动融冰除雪喷淋系统的电机线性比例-积分（PI）控制策略控制效率低、精确性差的问题,提出了一种基于二阶滑模自抗扰控制（ADRC）技术的转速电流双闭环控制策略。建立了喷淋系统三相永磁同步电机(PMSM)的不确定性数学模型,根据电机转速动态模型设计了扰动观测器估测负载转矩和系统的不确定性并证明了其收敛性。同时,结合超螺旋滑模控制算法,设计了复合转速控制器调节电机转速。结果表明：所提的二阶滑模ADRC策略表现出较短的响应时间,且电机恢复至额定转速的调节时间比PI控制策略缩短60%,转速超调仅为PI控制策略的48%,鲁棒性更好,能够实现电机在扰动情况下的全速域运行,可提高喷淋系统的控制精度和速度。     

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。     

基于自适应非奇异快速终端滑模的风力发电机最大功率跟踪控制

针对风力发电机组在低风速区运行时的风能转换效率低、鲁棒性差等问题,提出一种基于自适应非奇异快速终端滑模的最大功率跟踪控制策略。通过设计非奇异快速终端滑模算法提高风轮转速随风速变化的响应速度,针对实际风力发电系统中未建模动态和外部噪声干扰问题,采用自适应算法来估计系统的不确定性,加强系统的鲁棒性。以5 MW的风电机组为研究对象,在MATLAB/Simulink平台对控制方案进行仿真。仿真结果表明,本文提出的控制策略精度高,鲁棒性强,能使风力发电机具有更快的转速响应速度和更高的风能转换效率。     

基于自适应非奇异快速终端滑模的风力发电机最大功率跟踪控制

针对风力发电机组在低风速区运行时的风能转换效率低、鲁棒性差等问题,提出一种基于自适应非奇异快速终端滑模的最大功率跟踪控制策略。通过设计非奇异快速终端滑模算法提高风轮转速随风速变化的响应速度,针对实际风力发电系统中未建模动态和外部噪声干扰问题,采用自适应算法来估计系统的不确定性,加强系统的鲁棒性。以5 MW的风电机组为研究对象,在MATLAB/Simulink平台对控制方案进行仿真。仿真结果表明,本文提出的控制策略精度高,鲁棒性强,能使风力发电机具有更快的转速响应速度和更高的风能转换效率。     

永磁直驱风力发电机非奇异终端滑模控制

为提高永磁直驱风力发电系统的抗扰能力和控制精度,提出了一种扰动观测器与非奇异快速终端滑模控制相结合的最大功率跟踪控制策略。利用扰动观测器得到风力发电机的转矩变化,对控制器进行前馈补偿;采用非奇异快速终端滑模面提高控制器的动态性能,实现系统快速收敛,减少因扰动引起的抖振。仿真结果表明,所提策略在随机风速的情况下可以准确估计转矩变化,提高最大功率跟踪过程中的转速跟踪精度和风能利用率。     

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。     

永磁同步电机的非奇异快速终端滑模控制

为了改善永磁同步电动机调速系统的动态性能,提出了一种非奇异快速终端滑模控制策略,该控制策略首先给出了非奇异快速终端滑模面的具体数学表达式,然后采用带终端吸引子的趋近方式设计趋近律,实现了状态变量的全局快速收敛,有效地降低了收敛时间和克服了终端滑模的奇异性问题,最后将该控制方法应用于永磁同步电动机调速系统,并与普通终端滑模控制和PI控制进行了对比。仿真和实验结果表明,该控制器能够很好地提高系统的动态、稳态性能和鲁棒性。     

一种永磁同步电机无模型高阶滑模控制算法

针对城市轨道交通高转矩永磁同步牵引电机因参数摄动和未知扰动等不确定因素造成控制性能下降的现象，提出一种基于扩展非奇异终端滑模扰动观测器的转速环新型无模型非奇异快速终端滑模控制方法。首先，依据永磁同步牵引电机在参数摄动和未知扰动下的数学模型，使用转速环的输入输出建立新型超局部模型。其次，基于新型超局部模型设计转速环的无模型非奇异快速终端滑模控制器；同时结合高阶滑模和非奇异终端滑模设计观测器来实时精准估计新型超局部模型的未知部分，通过对控制器进行前馈补偿，增强了系统的鲁棒性，提高了转速的控制精度，并减少了系统抖振。最后，通过与PI控制、无模型滑模控制进行仿真和实验综合比较，验证了所提出的控制算法对电机参数摄动和未知扰动具有较强的容错性和抗干扰性，能降低对电机精准数学模型的依赖。     

基于扩展扰动观测器的PMSM终端滑模控制

针对传统滑模变结构控制下永磁同步电机(PMSM)驱动系统收敛速度慢和抖振现象,提出一种基于扩展滑模扰动观测器(ESMDO)的转速环改进非奇异快速终端滑模(INFTSM)控制方法。首先,设计了提高滑模趋近速度的新型趋近律,提出了INFTSM控制方法。同时利用ESMDO估计系统未知扰动并对控制器加以补偿。实验结果表明,电机启动时能够快速到达指定转速且无超调,在突加负载时也能够快速响应,恢复时间短。与PI控制、传统滑模控制(SMC)以及非奇异快速终端滑模(NFTSM)控制相比,该方法不仅削弱了抖振、提高了响应速度、减小了系统稳态误差,还具有稳态跟踪精度高的优点。     

基于改进型双幂次趋近律与全局快速终端滑模观测器的IPMSM调速系统滑模控制

针对内置式永磁同步电机（IPMSM）速度环中存在的内部参数摄动与外部负载扰动等问题,为了提高速度控制系统的动态性和鲁棒性,该文提出一种基于改进型双幂次趋近律（IDPRL）与全局快速终端滑模观测器（GFTSMO）的滑模控制方法。所提趋近律在幂次项中引入系统状态变量,减少了稳态误差,解决了快速趋近滑模面和抖振抑制之间的矛盾。设计一种基于IDPRL的IPMSM滑模速度控制器。为了进一步减少系统状态的稳态误差,设计了一种GFTSMO,该观测器不仅能够减少趋近律的开关增益,还能实现系统扰动的准确补偿。仿真和实验结果验证了所提的滑模控制方法的可行性和有效性。     

基于扰动观测器的永磁直线电机高阶非奇异快速终端滑模控制

针对永磁直线同步电机运行时存在模型不确定性、负载扰动、参数摄动等匹配/不匹配扰动等问题，该文提出一种基于扰动观测器的高阶非奇异快速终端滑模控制策略。利用非线性扰动观测器观测匹配/不匹配扰动，降低系统对多重扰动的保守性。此外，设计高阶非奇异快速终端滑模控制器，增强系统的鲁棒性，并将反馈电流引入滑模面，实现电机位置、速度和电流的整体控制，以提高位置跟踪系统的动态性能和稳态性能。基于李雅普诺夫稳定性理论，分析证明了闭环系统的稳定性和收敛性。最后，通过实验验证了所提控制方法的可行性，能够有效提高系统的跟踪精度和鲁棒性。     

基于负载观测的永磁同步电机非奇异快速终端滑模控制

针对永磁同步电机矢量控制系统易受电机参数变化和负载扰动影响的问题,提出了基于负载观测的非奇异快速终端滑模控制策略。设计了非奇异快速终端滑模速度控制器替代了传统PI调节器,提升了系统鲁棒性,同时引入负载转矩观测器对负载实时观测,并将观测值作为电流前馈补偿,提升了系统抗负载扰动能力。仿真结果表明:与PI控制相比,所提控制策略有更快的响应速度,对负载扰动有较强的鲁棒性。     

基于迭代滑模和扰动观测器的永磁同步电机转速控制

为了提高永磁同步电机（PMSM）控制系统的转速跟踪精度和鲁棒性,抑制其周期性转矩脉动,提出了一种基于积分滑模控制和迭代学习方法的PMSM单环控制策略。控制器采用单环滑模控制策略替代了传统的转速-电流级联控制,简化了控制系统的结构,提高了系统动态响应,通过引入迭代学习控制有效抑制了因电流谐波而导致的转矩脉动,提高了转速稳态控制精度。此外,针对系统存在的外部负载扰动、模型和参数不确定性等,设计了双重扰动观测器估计系统扰动量,提高了系统的鲁棒性。最后,针对所提复合控制策略进行了试验验证。试验结果表明,所提出的控制方法具有良好的动态性能、抗干扰能力和稳态控制精度。     

单定子双转子盘式对转永磁同步电机 动态滑模控制

单定子双转子盘式对转永磁同步电机在不平衡负载及扰动情况下运行时会出现运行不稳定、鲁棒性差的问题。针对此问题,该文在双转子两边不同负载的情况下,分析了电机运行的稳定性,提出一种实时切换参考坐标系的动态滑模控制策略。该控制策略通过实时比较转矩角的大小以切换控制所需的坐标系来实现双转子的动态控制。同时,针对动态控制系统易受到负载扰动影响的问题,构建非奇异快速终端滑模速度控制器以提高系统的鲁棒性。实验结果表明,该文所提出的动态滑模控制策略能够使系统运行稳定可靠。     

基于扩张状态观测的永磁直驱风力发电系统MPPT自适应滑模控制

为了提高永磁直驱风力发电系统的发电工作性能,针对风速波动范围宽和不确定强的最大功率跟踪（MPPT）控制特点,应用滑模控制理论和扩张状态观测器方法,设计了一种基于最佳叶尖速比（TSR）控制策略的最大功率跟踪自适应积分滑模控制器。控制器采用基于最佳转速跟踪偏差的积分型滑模面函数结构,确保转速跟踪控制稳态无静差。利用扩张状态观测器对风力机实时机械转矩进行估计,以获得转矩扰动上界的估计值。同时引入非线性幂次组合函数和转速跟踪偏差负反馈环节,构造基于状态偏差的滑模变速趋近律,使得切换增益具有随最佳转速跟踪偏差实现自适应调整的特性,并可有效抑制滑模控制输出的抖振。通过与智能PID控制器相比较的仿真实验,验证了该控制器实现最大功率跟踪控制的良好效果,具有较强的鲁棒性和适应性。     

浮子式波浪发电系统的转速滑模控制

针对浮子式波浪发电系统输入机械转矩波动对电机稳定运行的影响,以及浮子运动速度(电机转速)的快速调节对波浪能跟踪捕获的作用,提出一种基于滑模控制方法的机侧PWM变换器双闭环控制策略。在双闭环控制策略中,内环电流控制器采用PI控制,外环转速控制器采用滑模控制,利用滑模控制方法的快速性和鲁棒性实现电机转速的快速稳定调节与跟踪。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

变速永磁同步发电系统功率分析

针对内燃机车永磁同步发电系统电机运行效率和功率因数较低的问题,应用最大转矩电流比(MTPA)控制策略来控制牵引变流器,并分析电压极限椭圆限制下的MTPA控制,与单位功率因数控制和id=0控制策略下的功角、功率因数和效率进行对比。仿真对比分析表明:id=0控制调速范围较窄,单位功率因数控制高转速下运行不稳定,MTPA控制可以在全速范围内稳定运行,并且提高了永磁同步发电机的功率因数和效率,增加了系统的稳定性。     

基于扰动观测的PMSM非奇异快速终端滑模电流预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)矢量控制中传统的PI控制鲁棒性差和传统的非奇异快速终端控制抖振较大、鲁棒性较差等问题,在速度环采用一种非奇异快速终端滑模(NFTSM)控制策略,同时引入一种高增益扩张观测器实时观测系统的匹配性扰动,将观测值作为电流的前馈补偿,提高了系统的抗干扰能力。在电流环应用一种无差拍电流预测控制策略,使电流环有更好的动态响应和更小的谐波分量。仿真结果表明,所提控制方法可有效改善系统鲁棒性差且滑模抖振过大的问题。     

基于扩张状态观测器负载转矩补偿的永磁同步电机全速范围无位置传感器控制

针对永磁同步电机全速范围无位置传感器高性能控制问题,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)负载转矩补偿的混合位置估计策略。低速阶段采用改进估计直轴对称电压脉冲注入法;中高速阶段提出积分滑模面的滑模状态观测器,并设计滞环平滑切换策略,保证在任何稳态转速下仅有一种方法提供估计位置、估计转速用于闭环控制。同时,为了提高系统抗扰动能力,设计ESO用于负载转矩估计及补偿。实验结果表明,所提控制策略在不同负载和转速工况下可稳定运行,两种方法之间切换平滑。并且在全速范围内突加、突减额定负载,ESO都能够实现快速负载转矩估计及补偿,减小转速波动,增强系统抗扰动能力。