基于转速估计的PMSM分数阶积分滑模控制

针对永磁同步电机(PMSM)运行过程中内部参数变化和外部负载扰动影响控制性能的问题,采用基于分数阶滑模观测器的PMSM分数阶积分滑模控制(FOISMC)策略。基于FOISMC技术,设计基于新型趋近律的分数阶积分滑模转速调节器,给出能保证系统全局鲁棒性的全程积分滑模面设计方法。基于分数阶理论和滑模控制理论构造分数阶滑模观测器,以实现对速度和转子位置角的高精度估计。仿真实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于非线性干扰观测器的风电机组自适应反演滑模控制

为了提高风力发电系统最大功率跟踪控制的工作性能,根据大范围风速波动运行条件的特性,设计了一种基于非线性干扰观测器的自适应反演滑模控制器。针对风力机单质量动态模型中气动转矩不容易获取的特点,利用非线性干扰观测器进行气动转矩的实时估计。基于最佳转速法,设计了一阶滑模控制器和反演滑模控制器。结合不确定项的自适应控制,进一步抑制滑模控制器的输出抖振、平滑转矩输出。通过与传统PI控制和一阶滑模控制的仿真比较,验证了该文所述控制器的正确有效性。     

基于复合控制的三电平逆变器驱动PMSM的MPTC

针对三电平逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统,提出基于复合控制的模型预测转矩控制策略(MPTC)。为减小转矩和磁链脉动,提高系统的控制性能,给出系统的MPTC方法。为克服扰动负载转矩的影响、增强系统的鲁棒性,分别设计负载扰动扩展观测器和基于幂函数的滑模转速调节器,在此基础上构造出复合控制器。通过对比基于PI转速调节器的三电平逆变器驱动系统与基于复合控制的三电平逆变器驱动系统,所提出的基于扰动负载观测器与改进滑模趋近律的复合控制策略能使PMSM稳定高效运行,并减小转矩脉动和三相定子电阻电流的THD值。仿真结果验证该方法控制的电机系统可稳定运行,进而验证该策略的正确性和有效性。     

永磁直驱风力发电机自抗扰技术及其无位置传感器控制策略

针对永磁直驱风力发电机传统矢量控制动态性能差,抗扰动能力弱的问题,提出一种双环线性自抗扰控制系统。在此基础上针对传统滑模观测器抖振等因素造成的速度和位置角观测误差较大的问题,提出改进型自适应滑模观测器。结果表明所设计的速度和电流双环线性自抗扰控制策略能有效提高转速跟踪性能和电流波形质量;在滑模观测器的基础上结合自适应算法精确观测反电动势,借鉴锁相环原理代替反正切函数估算出转子转速和位置角,相比传统滑模观测器具有更高的估算精度。     

基于负载转矩主动观测的农用柴油机瞬态过程控制研究

针对农用柴油机在瞬态突加负载工况下因涡轮迟滞效应造成的发动机转速下降和油耗上升问题,提出一种基于负载转矩主动观测的农用柴油机瞬态过程控制算法。首先,建立了农耕机耕地阻力矩和发动机驱动转矩预测模型,采用跟踪-微分器实现了作业模式识别、耕深预测及负载转矩预测,设计了增压压力前馈控制器;然后将预测模型的偏差与外部转矩干扰统一视为"总扰动",采用扩张状态观测器进行在线估计和补偿;接着基于耕深与发动机转速的动态过程信息,采用递推优化算法设计了负载转矩模型的参数学习算法,用于在线优化模型参数,提高前馈精度,降低总扰动观测负担。在试验校准的高精度Simulink平台上,对算法进行仿真验证,结果表明:较传统控制方法,采用该控制方案后,瞬态过程的空气供给速度提升53.1%,指示转矩响应速度提升44.7%,进而使发动机的转速波动降低98.8%,瞬态过程有效燃油消耗率降低7.0%。     

比例积分型线性超螺旋算法滑模观测器的感应电机无传感器控制

在无速度传感器感应电机调速系统中,针对滑模观测器存在滑模抖振与观测精度间的平衡问题,设计一种强鲁棒性的比例积分型线性超螺旋算法滑模观测器。首先,利用李雅普诺夫理论证明线性超螺旋算法的稳定性。然后,通过设计转子磁链观测器的中间变量,建立基于定子电流误差项的比例积分滑模面,构造出新的滑模磁链观测器。仿真与实验表明,该观测器有效抑制了滑模抖振,提升了电机的磁链观测与抗扰动能力,在电机运行时有较高的观测精度,提高了系统的动稳态性能。     

基于扰动观测器的微网逆变器鲁棒H∞控制策略

为抑制微网逆变器在孤岛模式下运行存在的内部参数摄动和负载扰动,文章提出了一种基于扰动观测器的鲁棒H∞控制策略。基于所建立的逆变器多参数摄动模型,利用内模原理和小增益定理设计电压环鲁棒H∞控制器;采用扰动观测器对负载投切时所产生的负载电流扰动进行观测和补偿,以提高系统的动态特性。采用2 kW实验样机对所提出的控制策略进行验证。实验结果表明,该控制策略不仅能有效抑制逆变器工作时的内部参数摄动和负载扰动,提高微网逆变器的鲁棒性能,而且在负载切换时具有快速的动态响应。     

基于ISTSMC和改进EKFSMO的PMSM无传感器矢量控制

在采用内环矢量控制(Field orientation control,FOC)和外环经典比例积分(Proportional integral,PI)控制的永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)驱动系统中,容易出现外部扰动检测精度低、抖振、速度环超调大等不确定性缺陷。为了解决PI控制的抖振缺点,提高系统抗干扰性,提出了一种积分超螺旋滑模控制(Integral super twisting sliding mode controller,ISTSMC)。为了实现无位置传感器控制以及电机转速与位置的在线估计,采用基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalmanfilter,EKF)的滑模观测器,并且设计了一种分段正弦型函数代替传统的基于sgn函数的滑模观测器降低抖振现象。在Matlab/Simulink仿真下,分析了该系统在各种故障扰动、反转运行和负载扰动下的速度响应和检测精度能力。结果证明了所提系统的可行性以及优越的动态性能。     

受扰分数阶直驱风电机组混沌运动的H∞鲁棒控制

针对含有负载扰动的非线性分数阶直驱永磁同步风力发电机组(D-PMSG)存在混沌现象，提出一种抑制混沌运动的新型H∞鲁棒控制方法。在非线性D-PMSG混沌模型下，验证负载扰动会导致D-PMSG呈现混沌现象。采用Takagi-Sugeno(T-S)模型建立受扰分数阶D-PMSG模糊混沌模型。基于并行分布补偿(PDC)控制理论，提出一种新型模糊状态反馈H_∞鲁棒控制器设计方法。利用分数阶Lyapunov稳定性理论，依据Schur补引理和合同变换，以线性矩阵不等式(LMIs)形式推导出D-PMSG系统Mittag-Leffler稳定的充分条件。Matlab仿真结果表明，该控制器在分数阶阶次变化和外界负载扰动随机变化情况下具有良好的控制性能和较强的鲁棒性。     

基于EIO光伏并网逆变器非奇异快速终端滑模控制设计

为了减小外界干扰和系统参数的不确定性等因素对光伏并网逆变系统的影响,文章提出了基于非奇异快速终端滑模控制的光伏并网逆变器控制策略。设计了基于等价输入观测器的光伏并网逆变器干扰项补偿器,推导了在参数不确定和外界干扰情况下的逆变器的反馈控制律。仿真结果表明,采用扰动观测器与非奇异快速终端滑模控制相结合的策略,增强了系统的鲁棒性,提高了跟踪精确度,系统具有良好的动态性能。     

Study on the control strategy for a boost converter used in hybrid energy storage system of electric vehicles

升压型直流变换器采用滑模变结构控制策略存在收敛速度较慢、抖振剧烈等导致的动态响应品质差问题。本文提出一种双幂次滑模趋近滞环控制策略,在电流跟踪误差估计值的基础上定义滑模面以实现电流跟踪控制,依据系统的未知扰动和负载变化建立自适应状态观测器,结合李雅普诺夫函数设计自适应律,并计算自适应占空比。提出一种双幂次趋近律,根据系统不同趋近过程的特点制定参数选择标准,对系统的动态响应品质进行目的性调节,并设计滑模滞环控制器以削弱由符号函数项所引起的抖振。对以上方法进行了仿真验证,结果显示可有效改善系统的动态特性和电流控制鲁棒性。     

带恒功率负载多电平Boost变换器的复合非线性控制

针对带恒功率负载的多电平Boost变换器,提出一种将非线性干扰观测器和自适应滑模控制器相结合的复合非线性控制策略。首先应用精确反馈线性化方法将模型转化为布鲁诺夫斯基标准形式。然后在保证大信号稳定的前提下,将自适应控制方法和非线性干扰观测器加入到滑模控制器的设计中,利用李雅普诺夫理论证明整个闭环系统的稳定性。仿真和实验结果表明,与双闭环PI控制方法相比,该控制策略具有更好的动态调节性能和更强的鲁棒性。     

基于Super-twisting算法的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统永磁同步电机直接转矩控制中转矩和磁链脉动较大的问题,文章基于Super-twisting算法,提出了一种二阶滑模直接转矩控制策略。该控制策略使用二阶滑模控制结构取代传统PI控制和滞环控制结构,设计了磁链和转矩滑模控制器,提高了系统控制的动态响应能力。文章使用SVPWM矢量控制取代传统DTC中的开关表,保持开关频率恒定。试验结果表明,文章提出的控制策略可以有效降低转矩和磁链的脉动,并提高系统的稳定性,改善了系统的动态性能。     

无速度传感器DFIG最大风能捕获终端滑模优化控制

针对双馈风力发电机(DFIG)这类复杂的强耦合、非线性系统,利用Backstepping终端滑模设计控制器实现最大风能捕获.采用微分跟踪器(TD)安排参考输入信号,解决初始误差大的问题.基于电流方程设计扩张状态观测器(ESO),对磁链和转速进行估计,以降低磁链和转矩脉动,实现无传感器运行,并对耦合等扰动项进行观测且加以补偿,从而简化Backstepping终端滑模控制器的设计.针对控制器和观测器中待整定参数较多的问题,利用萤火虫算法(FA)进行参数寻优.结果表明:该方案能够实现无静差跟踪,提高了系统的控制精度.     

基于Luenberger滑模观测器的气缸压力估计

针对SI发动机模型中存在的参数扰动和不确定性问题,基于发动机非线性状态方程,设计了Luenberger滑模观测器。利用Lyapunov稳定性定理和滑模理论,分别设计合适的Luenberger增益和滑模增益,同时证明观测器误差系统稳定收敛。仿真结果表明:所设计的观测器不仅能够很好地处理系统存在的不确定性和参数扰动,加快跟踪速度,同时具有较高的估计精度。     

基于永磁同步电机逆系统解耦模糊滑模控制

基于逆系统理论和模糊滑模控制方法对永磁同步电动机调速系统进行了解耦控制研究,提出了一种新型的模糊推理滑模控制策略。根据永磁同步电动机调速系统的动态数学模型,证明了其逆系统的存在性,给出了永磁同步电动机逆系统解耦的模糊滑模控制器设计方法,系统仿真结果表明,该控制策略在不加剧滑动模态抖动的前提下,有效增强了系统的抗负载扰动能力,改善了永磁同步电动机系统的控制性能。     

基于ESO的PMSM驱动系统单相电流传感器模型预测转矩控制

针对仅有一相电流传感器的三相永磁同步电机(PMSM)系统,采用扩张状态观测器(ESO)技术构造观测器,以实现对其他两相电流和时变定子电阻的快速准确估计;为增强系统鲁棒性,设计改进滑模(SM)转速调节器;为减小转矩和磁链脉动,给出系统有限集-模型预测转矩(FS-MPTC)设计方法。所设计基于ESO的SM-MPTC策略能够使仅有一相电流传感器的PMSM系统可靠稳定运行,具有满意的动态性能和较强的鲁棒性。仿真结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

孤岛双馈异步风力发电机组自抗扰控制研究

针对孤岛运行双馈异步风力发电机输出电压易受负载切换影响、PI控制器对电机参数依赖性高等问题,建立了包含励磁电流动态过程与电机参数误差的数学模型。将电机参数误差和励磁电流动态过程分别视为系统的内扰与外扰,应用分离性原理和零极点配置方法设计双闭环自抗扰控制器替代PI控制器,扩张状态观测器可实时估计系统总扰动,并通过前馈进行补偿。建立兆瓦级DFIG孤岛运行仿真模型进行验证,结果表明文章控制方法能够有效抑制负载切换引起的电压扰动和电机参数变化的影响,提高了系统抗扰动性能。     

有源电力滤波器神经终端滑模控制

以电力电子装备为接口的高渗透率可再生能源并网已成为未来配电网的显著特性。可再生能源具有随机性和间歇性,作为其并网接口的电力电子装备也会导致电能质量恶化等问题。为提高电能质量,该文提出一种有源电力滤波器神经终端滑模控制方法。首先,结合分数阶思想和滑模控制理论设计一种分数阶终端滑模控制器,以保证误差有限时间收敛,并引入边界层技术降低抖振。然后,利用自组织模糊神经网络构造一种无模型控制方案以更好地应对各种不确定因素。所设计的自组织模糊神经网络控制器用于学习分数阶终端滑模控制器,不仅从根源上解决抖振问题,而且可继承原控制器的有限时间收敛性能,并满足李雅普诺夫理论框架下的稳定控制性能。仿真与实验结果表明：所提出的控制方法能有效解决可再生能源发电系统中的谐波问题。     

分数阶滑模控制策略提高电力系统暂态稳定性研究

电力系统暂态稳定是电力系统遭受大干扰能够恢复稳定运行的能力,是电力系统安全稳定运行的重要基础.电力系统是一个高度复杂的、强耦合的非线性系统,PSS作为线性控制策略不能够有效抑制大扰动.基于滑模控制,分数阶微积分和有限时间稳定,提出了分数阶滑模控制策略来提高电力系统暂态稳定,使系统能够在有限时间内恢复稳定运行.首先,通过...