基于超螺旋滑模控制光伏MPPT的实现

针对光伏发电过程中功率输出随机性的问题,提出一种基于超螺旋(Super-Twisting)二阶滑模控制的MPPT实现方法。此方法基于Boost升压电路,通过选取合适的滑模面将离散控制率转移到高阶,使控制量在时间上连续,从而设计了一种无抖颤滑模变换器,以实现光伏输出最大功率跟踪,并消除抖振的影响。为了验证算法的优越性,在Matlab/Simulink中搭建光伏发电系统模型进行仿真实验。结果表明:在光照强度和温度变化的条件下,相比于传统的控制算法,二阶滑模控制算法能快速实现最大功率跟踪,具有很强的鲁棒性。     

一种电镀电源的自适应PWM滑模控制方法

为了改善输入电压扰动和负载扰动对高频开关型电镀电源输出电压的影响,提高系统的鲁棒性。针对全桥变换器提出了一种自适应PWM滑模控制策略,分析了滑模面的设计方法,推导了自适应PWM滑模控制律。通过对输入电压的前馈控制,提高了系统对输入电压扰动的鲁棒性;同时通过观测器得到负载的观测值,并对负载观测值进行反馈控制,改善了系统对负载扰动的鲁棒性。实验结果验证了该控制方法的正确性,采用自适应PWM滑模控制的全桥变换器具有稳定的输出电压,对负载扰动和输入电压扰动有较强的鲁棒性和良好的动态响应。     

一种电镀电源的自适应PWM滑模空制方法

为了改善输入电压扰动和负载扰动对高频开关型电镀电源输出电压的影响,提高系统的鲁棒性。针对全桥变换器提出了一种自适应PWM滑模控制策略,分析了滑模面的设计方法。推导了自适应PWM滑模控制律。通过对输入电压的前馈控制,提高了系统对输入电压扰动的鲁棒性;同时通过观测器得到负载的观测值,并对负载观测值进行反馈控制。改善了系统对负载扰动的鲁棒性。实验结果验证了该控制方法的正确性。采用自适应PWM滑模控制的全桥变换器具有稳定的输出电压,对负载扰动和输入电压扰动有较强的鲁棒性和良好的动态响应。     

电动汽车车载电源LLC谐振变换器滑模控制

为了增强电动汽车车载电源对负载扰动的鲁棒性,有效抑制系统输出电压的过冲,将一种改进的滑模控制策略应用于电动汽车车载电源控制系统中。为减少系统开关损耗,提高系统效率,车载电源采用LLC谐振变换器拓扑结构。利用扩展描述函数法建立LLC谐振变换器的非线性模型,并在此基础上设计滑模控制方法。选取全局积分滑模面,通过动态的非线性滑模面,设计了整个运动过程中的滑动模态运动,显著地改善了对负载扰动的动态响应。通过仿真和实验证明了所提出的滑模控制策略有效解决了传统PI控制器在负载扰动较大情况下输出电压过冲过大的问题,提高了电动汽车车载电源控制系统动态品质。     

Buck-Boost变换器的无源滑模控制研究

为解决无源性控制时Buck-Boost变换器电压与电流过冲的问题,在无源性控制的基础上加入滑模控制。通过建立Buck-Boost变换器的欧拉-拉格朗日(E-L)模型,可以得到Buck-Boost变换器的无源性控制规律。在此基础上,结合滑模控制原理,设计Buck-Boost变换器的无源滑模控制器。在Matlab环境下,进行Buck-Boost变换器无源滑模控制的动态仿真。仿真结果表明,Buck-Boost变换器的无源滑模控制对电源扰动、负载扰动具有很强的鲁棒性,且动态响应速度快,能够解决无源性控制电压与电流过冲的问题。     

Y源高增益DC-DC变换器滑模控制技术的研究

针对传统升压电路升压能力不足的缺陷,提出一种新型耦合电感高增益直流变换器（Fibonacci switch capacitor-Y sources DC-DC converter,FSCYS）。采用动态响应性能和鲁棒性能优越的滑模变结构控制,实现了优于PID控制的直流闭环滑模控制器设计。利用Matlab/Simulink软件仿真及实验对比了两种控制方式在输入电压和负载扰动下的动态性能。仿真和实验表明：滑模变结构控制以其简单的建模方式、超快的动态响应和较强的鲁棒性等特点适合高阶直流变换器的闭环控制。     

基于∑-△调制器的Boost变换器的滑模变结构控制

针对常规滑模变结构控制器应用于电流连续型Boost变换器中,存在开关频率不固定等问题,提出了一种基于∑-Δ调制器的滑模变结构控制方法。该方法选定反映控制目的的滑模面后,引入指数趋近律的方法来设计滑模变结构控制器,控制器的输出经∑-Δ调制后驱动开关管;通过对控制参数的调节,可实现Boost变换器动态性能与稳态性能之间的平衡。仿真结果表明,采用所设计滑模变结构控制器的Boost变换器开关频率固定,启动性能可调,对输入电压扰动及负载大幅度突变具有较强的鲁棒性。     

Buck变换器滑模控制的研究与实现

研究滑模变结构控制策略在Buck变换器中的应用,提出基于PWM技术的滑模控制器,解决Buck变换器滑模变结构控制性能受元器件开关速度影响的问题;设计控制器实现电路,研制实验样机,并进行实验。实验结果表明采用本文提出的方法控制Buck变换器,控制精度高,动态响应快,且系统对输入电压波动和负载变化等干扰具有很强的鲁棒性。     

超级电容储能系统的滑模变结构控制算法研究

针对超级电容储能系统的非线性和输入输出扰动大等问题,基于直流变换器固有的开关特性,分别提出了系统在充、放电状态下的滑模变结构控制方法。在Boost模式下利用非线性系统的微分几何理论,建立反馈精确线性化模型并设计滑模变结构控制器;在Buck模式下以系统控制目标为基础提出分段滑模控制算法。研究结果表明,相比传统PID控制,滑模变结构控制具有更好的动态响应及鲁棒性,在输入端电压或负载大幅度波动的情况下,输出仍能保持恒定和较低的纹波系数,提高了超级电容储能系统的抗干扰能力。     

一种用于Buck变换器的自适应滞环滑模控制方法

宽范围输入电压下,为提高Buck变换器的输出电压稳定性,研究了一种自适应滞环滑模控制方法。滑模控制的设计和实现比较简单,但存在开关频率不固定的问题;将滞环滑模电流控制用于Buck变换器,使变换器工作在有限的开关频率下;同时,应用自适应前馈控制,消除由输入电压变化引起的开关频率变化,使变换器工作在固定的开关频率下。仿真和实验结果表明,自适应滞环滑模控制方法具有出色的大信号处理能力,使得变换器能够在更大的工作范围内获得更好的调节性能和动态性能,当输入电压大范围变化时,应用自适应滞环滑模控制的Buck变换器响应速度快,具有较强的稳定性和鲁棒性。     

燃料电池系统在线辨识和实时最大效率滑模控制方法

为保证燃料电池系统在负载工况变化条件下仍能无扰动地运行在最大效率点,提出一种基于遗忘因子递推最小二乘(forgetting factor recursive least square,FFRLS)在线辨识和Super-Twisting滑模算法的燃料电池系统实时最大效率跟踪方法。该方法基于非线性曲线拟合原理,根据系统实时测量数据,在单位控制周期内实现对燃料电池最大效率点功率的实时估计。采用Super-Twisting滑模算法,保证燃料电池系统在负载工况变化情况下仍能运行在最大效率点。在搭建的测试平台上,开展了多指标性能测试与对比分析。实验结果表明,与扰动观测(perturb and observe,PO)算法相比,所提出的方法优势更加明显。另外,针对燃料电池输出存在大扰动问题,与PID控制效果进行了对比实验。实验结果显示:Super-Twisting滑模控制变换器在输入电压大扰动下具有较强的鲁棒性,有利于燃料电池系统长期稳定运行。     

电动汽车永磁同步电机滑模低速控制

针对采用永磁同步电机i_d=0矢量控制调速的电动汽车电机驱动控制系统,为了改善其抗负载扰动能力,并且当电动汽车处于低速运行时,能够输出大转矩,将滑模变结构控制中的变指数趋近律进行改进,设计了一种滑模速度控制器。为了减小滑模变结构控制的抖振问题,引入饱和函数来代替符号函数,同时考虑到滑模速度控制器中存在滞后问题,将饱和函数与经过积分环节后得到的信号相乘,在提高了响应速度的同时增强系统的抗扰动能力。经过仿真验证,不同负载工况下,滑模速度控制器具有较强的鲁棒性和抗扰动能力,满足电动汽车低速运行工况下输出大转矩的要求。     

基于二阶滑模控制的定频Buck数字电源设计

为了解决Buck型数字电源在大的动态负载范围下存在输出电压超调、误差收敛慢的问题,本文提出二阶滑模控制器与线性跟踪微分器(TD)相结合的方法.利用电压误差的二阶导数作为附加滑模面,提高控制器阶次,优化控制器的动态性能,同时针对传统微分器易受采样噪声影响导致高阶滑模控制器应用困难的问题,利用高阶线性跟踪微分器来得到信号的各阶导数.最后搭建了基于STM32G474的控制平台,实验结果表明,相比于传统的滑模控制器,改进后的二阶滑模控制器具有更强的鲁棒性,动态性能更好,具有较高的实际应用价值.     

带扰动观测器的网侧逆变器高阶终端滑模控制

针对风电系统中由于故障或不平衡负载等不确定性扰动引起的电网电压波动问题,在分析网侧逆变器数学模型的基础上,设计一种扰动观测器对其进行自适应补偿,抑制扰动给系统带来的不利影响。根据矢量控制原理,设计一种非奇异终端滑模控制器,使网侧逆变器输出的交直轴电流在有限时间内达到给定值,并采用高阶终端滑模消除抖振。仿真结果表明,采用扰动观测器与高阶终端滑模控制相结合的方案,增强了系统抵御不确定干扰的鲁棒性并提高了跟踪精确度,系统具有良好的动态性能。     

Buck变换器的积分重构滑模控制

针对常见的滑模控制方案应用于DC／DC开关变换器中存在的问题，将基于积分重构的滑模控制方案用于连续导电模式下的Buck变换器输出电压校正，该方法只需反馈输出电压和开关位置，省略测量电感电流。给出了采用积分重构建立的滑模切换面的滑模存在区域和相平面上吸引区，通过基于平衡点的线性化小信号稳定性分析得到局部渐近稳定的充分条件。仿真和实验结果表明，此方法具有良好的启动性能和动态特性以及对负载大幅度突变具有稳定鲁棒性。     

复合A/C轴永磁环形力矩电机二阶滑模控制

针对高精确度五轴联动数控机床中主轴头复合A/C轴直接驱动永磁环形力矩电机伺服系统易受负载扰动和参数变化影响的特点,设计了二阶滑模速度控制器。二阶滑模控制算法具有一阶滑模控制算法的鲁棒性和动态性能,并能消除一阶滑模控制存在的抖振现象。采用二阶滑模超螺旋算法对系统进行控制,以增强伺服系统的鲁棒性并消除抖振。仿真结果表明,所提出的策略使伺服系统具有很强的速度跟踪性能,并且对负载扰动和参数变化等不确定性具有很强的鲁棒性,同时消除了抖振现象。     

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。     

带恒功率负载的航空双向Buck-Boost三阶滑模控制

为平抗航空电力系统中的恒功率负载的负阻抗特性影响,回收再利用恒功率负载的刹车制动能量,将机载单向DC/DC变换器改进为双向Buck-Boost结构。并针对双向Buck-Boost在传统的二阶滑模控制的基础上,提出其三阶滑模优化模型。在MATLAB中进行仿真实验,分析结果表明改进后的双向Buck-Boost变换器采用三阶滑模控制方式,在大扰动发生时有效限制了负载电压、电流响应峰值,系统具有良好的鲁棒性和优异的抗扰动性能。此设计方案为飞机电力系统中带恒功率负载的DC/DC变换器实施新的改进优化控制提供了理论依据。     

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.     

基于神经网络推力观测器的滑模控制在抑制直线伺服系统推力波动中的应用

文章针对直接驱动交流直线伺服系统低速时存在的推力波动问题，提出了一种滑模控制方案。通过一种新型的神经网络负载推力观测器和扰动前馈补偿的设计，理论分析表明可有效地削弱推力波动及滑模控制产生的抖振。仿真结果证明该方案不但解决了永磁直线同步机的推力波动问题，而且对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性。