变结构控制理论中抖振问题的研究

介绍了变结构控制的基本原理 ,分析了变结构控制系统可能引起抖振的原因 ,并在此基础上讨论了目前几种具有代表性的削弱抖振的途径。最后 ,提出了一种新型的基于模糊控制的减抖方法。     

变结构控制系统的抖振问题

变结构控制对系统参数的变化和外部干扰具有理论上的完全鲁棒性,然而,实际系统中在滑模面上的抖振问题却是其工程应用的主要障碍。研究了变结构控制的基本原理和产生抖振的原因,总结出了多种削弱抖振的方法。指出组合控制方法得益于先进控制理论和应用技术的发展,是处理抖振问题的发展方向。     

模糊指数趋近律参数的二级倒立摆控制

滑模变结构控制是一种开关控制,在工程应用中由于频繁地切换系统的控制状态,系统往往会产生抖振现象,通过常规方法难以克服由此产生的不利影响。针对该抖振问题,将模糊控制引入滑模变结构控制中,对指数趋近律中的参数进行模糊在线校正,设计了一种模糊滑模变结构控制器,并应用于直线二级倒立摆系统中。经过仿真研究表明,这种方法可以对直线二级倒立摆进行有效的控制,在保留系统鲁棒性的同时显著地削弱了系统抖振。     

矢量控制系统中的模糊滑模变结构速度控制

针对滑模变结构控制的抖振问题,提出一种用于感应电机矢量控制系统的新型滑模变结构速度控制方法。该方法采用了模糊控制,解决了滑模变结构控制中的抖振问题,而且模糊控制可以显著提高速度控制的稳态精度。仿真实验结果表明模糊滑模变结构速度控制器能够使系统获得较好的动态和静态性能,其设计方法简单,控制器易于实现。     

基于变指数趋近律的永磁同步电机滑模控制研究

滑模趋近律及滑模增益的选择直接影响滑模控制的鲁棒性和滑模控制导致的抖振。将一种新的变指数趋近律滑模变结构应用于永磁同步电机伺服系统的位置控制,并结合一种新颖的滑模增益设计方法来改善滑模控制的鲁棒性,削弱滑模变结构的抖振。通过利用位置信号误差和滑模增益之间的非线性关系,给出了这种新颖滑模增益的设计方法。应用Matlab编程对永磁同步电机伺服系统的位置控制效果进行了仿真,其仿真结果表明该滑模控制方法不仅有效抑制了滑模变结构的抖振,同时增强了控制系统的鲁棒性。     

基于非线性滑模面的多PMSM变结构同步控制

针对目前广泛应用饱和函数来削弱多电机线性滑模变结构同步控制的抖振时,同步控制的精度和削弱抖振之间的矛盾,提出了非线性滑模面变结构控制,这种控制方法在运用饱和函数削弱抖振的同时保证了同步控制的精度。建立了基于耦合补偿原理的多电机相邻交叉耦合环形系统。并将基于相邻交叉耦合环形系统的非线性滑模面变结构控制分别与同样基于此的线性滑模面变结构控制和PID控制进行对比,结果表明非线性滑模面变结构同步控制系统,具有更高的同步控制精度、更强的削弱抖振能力,同时系统的鲁棒性也较高。     

高精度数控机床永磁同步电机复合滑模控制算法研究

为满足数控机床高精度驱动要求,本文针对现有滑模变结构控制算法的固有抖振及抗干扰差的问题,提出了一种适用于永磁同步电机的新型复合式滑模变结构控制算法.该控制算法在现有滑模变结构算法的基础上,构建了一种新型混合趋近律函数滑模控制器,并加入了改进的扰动观测器,其中混合式趋近律函数引入了终端吸引子、指数项及系统状态变量,以降低固有抖振,改进的扰动观测器加入了饱和函数,以提高系统的抗干扰性.仿真结果表明,与现有滑模变结构控制算法相比,该算法可大幅削弱固有抖振及外部干扰,提高PMSM速度控制系统的快速性和鲁棒性.     

离散时间系统的变结构控制设计

对离散趋近律方法进行研究,针对利用该方法设计变结构控制时系统产生抖振的原因,提出三种改进方案。理论分析及仿真结果表明,所提方案较好地克服了由离散趋近律引起的抖振问题,可以大大改善离散变结构控制系统的稳态性能。     

无刷直流电动机混沌系统的滑模变结构控制

针对于无刷直流电动机混沌系统,考虑其模型不确定性及外界干扰项的存在,通过设计一种同步增广系统及其比例积分型滑模面,推导出一种自适应滑模控制策略,将无刷直流电动机混沌系统运行轨线控制至其平衡点的预定目标;为了进一步改善控制器品质,提出一种无抖振的滑模变结构控制,通过改进趋近律和控制器结构,消除了滑模变结构控制的抖振现象。     

基于FPGA的开关电源模糊滑模控制器研究

设计了一种将模糊控制和传统滑模变结构控制相结合的模糊滑模变结构控制器。该控制器简化了模糊控制器的输入,同时柔化了控制信号,减轻了一般滑模变结构控制的抖振现象。仿真结果表明,所设计的模糊滑模变结构控制器与一般滑模变结构控制器相比,具有更好的控制效果、鲁棒性和动态性能,有效降低了抖振。利用现场可编程门阵列(FPGA)实现了所研究的数字控制器,并对高频开关电源样机进行了有效控制,证明了所提方法的有效性。     

基于自适应滑模控制的燃料电池电站输出波形控制策略

为得到与燃料电池电站相适应的输出波形,研究了基于自适应滑模控制的燃料电池电站输出波形控制策略。滑模变结构控制具有响应快、抗干扰等优点,但也有控制输出抖振的问题。为有效克服离散滑模变结构控制的抖振问题,采用自适应趋近律来改善滑模变结构控制,实现对燃料电池电站功率调节系统逆变器输出波形的控制。同时,为抑制系统外部干扰和测量噪声,在控制系统中加入了滤波环节。仿真实验结果表明,采用自适应趋近律改善的滑模变结构控制器有良好的抗干扰能力,能较好地抑制抖振。     

高超声速飞行器RBF神经网络滑模变结构控制

针对高超声速飞行器高度非线性及强耦合的特点,提出了一种基于RBF神经网络调参的滑模变结构控制器。滑模变结构控制器能够使高超声速飞行器稳定飞行,但在系统状态到达滑模面后会产生剧烈的抖振现象,不利于工程应用。RBF神经网络在一定条件下可以任意精度逼近非线性函数,且具有较强的自学习、自适应和自组织能力。将RBF神经网络与滑模变结构控制相结合,一定程度上能够消除滑模控制的抖振问题。在高超声速飞行器的巡航状态下,分别加入高度阶跃指令和速度阶跃指令进行了仿真。仿真结果表明,所设计的RBF神经网络滑模变结构控制器使高超声速飞行器在保证快速性、鲁棒性和抗干扰性的同时,克服了执行机构的抖振问题。     

交流伺服系统的滑模变结构加速度控制法研究

本文提出了一种交流永磁同步电机伺服系统的变结构加速度控制法。通过对变结构系统进行加速度控制，可以大大削弱变结构控制产生的抖动，提高运行的平稳性和定位精度，减少能耗。理论分析和实验结果表明，本方法解决了变结构控制在原点附近和恒速运行区段中的抖动问题，而且结构简单，按照精度要求可方便地调节控制参数。     

水下机器人基于sigmoid函数的软变结构控制

针对水下机器人滑模变结构控制系统抖振问题,利用具有光滑性和饱和性的sigmoid函数,提出一种水下机器人软变结构控制策略.利用Lyapunov稳定性理论,讨论控制受限情形的水下机器人软变结构控制系统的稳定性,构造基于sigmoid函数的软变结构控制器,给出水下机器人软变结构控制的具体算法.将基于sigmoid函数的软变结构控制策略用于水下机器人仿真实验研究,实验结果验证了该方法的可行性和有效性.与线性控制、饱和线性控制和基于变饱和函数的软变结构控制3种控制方法进行对比仿真分析,分析结果表明,基于sigmoid函数设计的软变结构控制系统调节精确度高、响应速度快,有效地削弱了系统抖振,具有良好的动态性能.     

Practical Implementation of Novel Robust Position Control Scheme for Synchronous Reluctance Motor

A variable structure robust position controller is presented for a three-phase synchronous reluctance motor. Linear control and variable structure control and pulse-width modulation generation are combined. These provide robust, fast, and accurate position control without the penalty of high chattering. Schemes, including conventional sliding-mode control and the proposed scheme, are tested under parameter variations, and sudden perturbations are applied to the system at a specific time, then compared. This scheme uses both advantages of traditional variable structure control methods and linear methods. The disadvantages of each method, such as chattering and parameter sensitivity, are minimized. Results demonstrate that the proposed technique preserves the classical linear position control merits, while both the steady-state and transient behavior are significantly improved in terms of robustness, accuracy, and low ripple. The results also prove that the position reference command is perfectly tracked in spite of motor parameter uncertainties and load torque disturbance in control of the system that uses the new schemes.