两自由度FTS的模糊滑模变结构控制

本文描述了一种新型两自由度FTS的控制方法。根据已有两自由度FTS的动力学数学模型,设计了模糊滑模变结构控制方法对两自由度FTS进行运动控制。文章中详细介绍了模糊滑模变结构控制算法中滑模面的设计和切换函数的设计。分析了针对传统滑模变结构控制的抖振问题而引入模糊控制方法构建滑模变结构控制切换函数的优点。最后,利用仿真软件对所设计的模糊滑模变结构控制方法在两自由度FTS控制中的应用进行了仿真,结果表明本文设计的控制算法较好的实现了控制目标。     

基于滑模变结构永磁同步电机速度控制器

本文分析了永磁同步电动机d-q坐标系下数学模型,在研究滑模变结构基本原理基础上,将滑模变结构算法与PI控制相结合,设计了电机滑模变结构PI速度控制器。为了验证所设计控制器性能,进行仿真实验并传统PI速度控制器相比较。     

ABS的模糊滑模变结构控制方法及仿真研究

分析了车辆防抱死制动系统的滑模变结构控制，提出了防抱死制动系统的模糊滑模变结构控制方法，根据滑模切换函数及其导数对滑模控制量进行模糊划分，形成二维模糊控制规则表。对切换函数及其导数采用动态模糊划分，以提高系统控制的敏感度。对单轮系统车辆的仿真表明，模糊滑模变结构控制方法既能缩短响应时间，也能抑制系统颤振。     

多轴位置伺服相邻耦合滑模控制

针对多电机同步控制中传统环形耦合PID控制存在抗扰动性不强、扰动下同步误差较大等问题,提出了一种带前馈控制的滑模变结构多电机相邻耦合控制策略,建立了3台永磁同步电动机同步控制仿真模型,通过Lyapunov稳定性理论证明了滑模控制算法的稳定性,并进行了交变负载、突变负载实验。仿真分析和实验结果表明,该控制策略相比传统环形耦合PID控制、相邻耦合PID控制具有更高的同步精度和更好的抗扰动性能。     

采用分数阶趋近律的汽车ABS积分滑模控制研究

为研究和评价ABS性能,以单轮车辆模型为基础,建立了单轮车辆动力学模型、轮胎模型及滑移率与附着系数的数学模型。在此基础上,提出了一种采用分数指数趋近律的汽车防抱死制动系统滑模变结构控制策略。这里主要采用含积分的滑模函数来设计切换函数,并结合分数阶指数微分方程、F-函数定义与性质,设计了分数阶指数趋近律。然后以实现高精度的滑模控制为目标,推导得到控制器总的等效控制输出。同时,在Matlab/Simulink中进行系统建模和仿真实验。结果表明:相比整数阶的汽车防抱死滑模控制系统滑移率能够更快、更准的跟踪达到期望值,制动时间和制动距离明显降低。     

电液伺服系统的滑模变结构控制仿真研究

针对典型电液伺服系统,用存在条件及到达条件确定切换函数和变结构控制律,设计了滑模控制器。仿真结果表明,基于比例切换控制方法设计的滑动模态变结构控制系统,优于传统的PID控制系统。     

基于干扰观测器的时滞非线性切换系统滑模控制方法

为实现更加精准的时滞非线性切换系统滑模控制,应用干扰观测器设计一种新的系统滑模控制方法。构建时滞非线性切换系统模型,针对系统在发生结构变化时会产生复合干扰变化的情况,设计了一种非线性切换干扰观测器,实施系统不连续干扰的估计。通过 Backstepping 方法结合干扰观测器,设计一种切换滑模控制器,依据标量非线性特性打造一个滑模面,通过滑模控制器算法使时滞非线性切换系统能够满足滑模面的实际可达性条件,完成切换滑模控制器设计,实现系统的滑模控制。对设计的滑模控制方法进行测试,实验中选择的时滞非线性切换系统为一种变后掠翼 NSV 。实验结果表明,该设计方法能够实现较为准确地切入信号跟踪,表现出了很好的切换复合干扰估计性能。     

一类非完整系统的分层全局快速终端滑模控制

基于滑模变结构控制理论,提出了一种用于平面二自由度欠驱动机器人非完整系统的全局快速终端滑模变结构控制方法。该方法将系统的状态方程化为标准形式的单输入多输出的非线性系统方程,运用全局快速终端滑模方法分别构造子系统的滑模面,结合这两个滑模面构造一个总的滑模面,利用李雅普诺夫函数和准滑动模态设计方法求取系统总的控制量,以实现主动关节与被动关节的轨迹规划和削弱由于采用滑模变结构控制而产生的抖振。最后利用所提出的方法设计了控制系统并进行仿真,仿真结果证明了该控制方法的有效性与快速性。     

一类非完整系统的分层全局快速终端滑模控制

基于滑模变结构控制理论,提出了一种用于平面二自由度欠驱动机器人非完整系统的全局快速终端滑模变结构控制方法.该方法将系统的状态方程化为标准形式的单输入多输出的非线性系统方程,运用全局快速终端滑模方法分别构造子系统的滑模面,结合这两个滑模面构造一个总的滑模面,利用李雅普诺夫函数和准滑动模态设计方法求取系统总的控制量,以实现主动关节与被动关节的轨迹规划和削弱由于采用滑模变结构控制而产生的抖振.最后利用所提出的方法设计了控制系统并进行仿真,仿真结果证明了该控制方法的有效性与快速性.     

移动机器人的准滑模控制研究

基于滑模变结构控制理论,针对移动机器人这类非完整系统,提出了一种准滑模控制方法.该方法利用李雅普洛夫函数和指数趋近律方法,设计移动机器人的控制律,结合准滑模方法,使用饱和函数代替符号函数,以降低因采用滑模变结构控制方法而产生的抖振.运用所提出的方法设计了轮式移动机器人的控制系统并进行了仿真,仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性,并且能够有效地降低系统的抖振.     

基于双滑模控制的PMSS直接转矩调速系统设计

针对永磁同步电主轴传统直接转矩控制策略存在较大的磁链和转矩脉动,系统在低速段难以精确控制,以及由于磁链和转矩脉动引起的噪声和抖动等问题,该文提出了基于双滑模变结构控制的永磁同步电主轴直接转矩调速控制方案。提出通过转矩和磁链的2个滑模控制器来代替传统直接转矩中的2个滞环控制器,其输出实现了空间电压矢量调制,保证了逆变器开关频率恒定,减小了磁链和转矩脉动;分析滑模变结构控制所产生抖振缺陷的机理,选择适当的趋近律在保证系统鲁棒性的前提下有效抑制了抖振。实验和仿真结果表明,该调速系统具有动态响应快,磁链和转矩脉动小以及较强的鲁棒性等优点。     

基于滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制研究

针对永磁同步电机无位置传感器高动态性能控制问题,对传统矢量控制存在电流内环PI控制器对系统性能的影响以及传统滑模观测器中动态转子位置角估计不准、稳态转速估计不精确等观测器性能进行了改进,提出了一种基于改进滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制方法。根据永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,选择了电机d、q电流作为状态变量,利用前向欧拉法推导出永磁同步电机d、q轴电流的预测模型。通过实时评估价值函数选出使得下一时刻电流跟踪效果最好的电压矢量,将其对应的开关状态作用于逆变器。同时,推导表贴式永磁同步电机的滑模观测器模型并对其观测出的转子位置角和转速进行补偿,得到较为精确的估算值。最后将算法在Matlab/Simulink进行了仿真试验。研究结果表明:所提出的控制方法动态性能好、稳态精度高。     

复合滑模控制在精密PMLSM激光切割运动平台的应用

针对永磁直线同步电机激光切割运动平台的位置伺服控制低抖振、高精度、强鲁棒的要求,在传统双幂次滑模趋近律的基础上,提出一种变边界层的双幂次滑模趋近律带滑模扰动观测器的复合趋近律滑摸控制方法。变边界层方法是对控制系统的控制精度要求和降低抖振的权衡,而所提出的方法又继承了传统双幂次滑模趋近律方法的有限时间收敛特性。为了降低控制系统设计的保守性,设计了一种基于超螺旋算法的滑模扰动观测器对系统的未知扰动进行估计,并在此算法中添加一个幂指数,通过仿真实验证明了提高幂指数的数值可加快未知扰动的估计值的收敛速度。结合Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统的稳定性。最后,搭建了用于激光切割的永磁直线同步电机平移试验台对所提出的控制器进行测试。实验结果表明:本文所提出的控制器的位置跟踪误差不超过1μm,且误差波动较小,能够满足伺服控制系统的要求。     

RBF神经滑模控制在永磁直线同步电机的应用研究

给出了神经网络学习算法和神经滑模控制器的具体设计思路,将滑模控制器的切换函数作为神经网络输入,以滑模控制器为网络输出,从而实现神经网络学习能力和滑模控制自适应切换能力有效结合,将神经滑模控制器应用于永磁直线同步电机伺服系统,通过仿真说明了其良好的跟踪特性和低速平稳性。     

采用自适应滑模变结构控制的精冲机双驱动协调控制系统

针对机械伺服高速精冲机在双电机联合驱动过程中运动不协调的问题,提出了一种基于自适应滑模变结构控制的双电机协调运动控制策略。将滑模变结构控制引入伺服电机运动控制中,并利用模糊算法对滑模控制参数进行优化,在提高系统鲁棒性的同时降低抖振。不同于传统动力学分析中将传动系统结构简化为刚体,对精冲机建立了刚柔耦合的传动系统动力学模型。仿真结果表明,提出的控制策略可使主电机在冲压阶段提供冲裁力,使副电机通过肘杆连接实现滑块空程阶段的快速回程,满足精冲机的设计和使用要求。     

直联压缩机两种不同控制方法的比较研究

建立了空压机的负载数学模型,对其负载进行了分析。建立了永磁同步电机的数学模型,给出了一种用于交流永磁同步电机速度控制的滑模控制器。根据永磁同步电机的控制特点和空压机负载特点进行Simulink仿真,仿真结果表明,加滑模控制器时,电机转速波动较小。最后,对用永磁同步电机驱动直联便携式空压机做实验。实验结果表明,与常规的PI控制策略相比,滑模变结构控制改善了系统的动态性能,有较强的鲁棒性。永磁同步电机驱动空压机效率高,转速波动小。     

DERIVATION AND INTEGRAL SLIDING MODE VARIABLE STRUCTURE CONTROL OF HYDRAULIC VELOCITY TRACKING SYSTEM

The velocity tracking control of a hydraulic servo system is studied. Since the dynamics of the system are highly nonlinear and have large extent of model uncertainties, such as big changes in load and parameters, a derivation and integral sliding mode variable structure control scheme (DI-SVSC) is proposed. An integral controller is introduced to avoid the assumption that the derivative of desired signal must be known in conventional sliding mode variable structure control, a nonlinear derivation controller is used to weaken the chattering of system. The design method of switching function in integral sliding mode control, nonlinear derivation coefficient and controllers of DI-SVSC is presented respectively. Simulation shows that the control approach is of nice robustness and improves velocity tracking accuracy considerably.     

鉴频／鉴相组合分时切换的锁相环控制

传统的同步切换控制只能实现同步电动机在切换前后运行频率和相序的一致。由于切换前后交流电源的相位不同,往往会导致电机的电流和转矩发生较大的瞬时冲击性波动,对变频器、电网、电动机及其负载都会带来严重冲击。同时会缩短设备寿命,甚至会导致设备损坏。本文设计实现了一种将变频器作为锁相环路中的一个环节一压控振荡器的系统组成方案,提出了一种鉴频／鉴相组合分时切换的PLL控制方法。通过锁相环闭环自动调节变频器输出频率。与电网达到同频同相后。产生控制切换指令信号,使接触器发生切换,实现并网平滑切换的锁相同步控制。     

Fractional order sliding-mode control based on parameters auto-tuning for velocity control of permanent magnet synchronous motor

A fractional order sliding mode control (FROSMC) scheme based on parameters auto-tuning for the velocity control of permanent magnet synchronous motor (PMSM) is proposed in this paper. The control law of the proposed F(R)OSMC scheme is designed according to Lyapunov stability theorem. Based on the property of transferring energy with adjustable type in F(R)OSMC, this paper analyzes the chattering phenomenon in classic sliding mode control (SMC) is attenuated with F(R)OSMC system. A fuzzy logic inference scheme (FLIS) is utilized to obtain the gain of switching control. Simulations and experiments demonstrate that the proposed FROSMC not only achieve better control performance with smaller chatting than that with integer order sliding mode control, but also is robust to external load disturbance and parameter variations.     

无位置传感器无刷直流电机全局滑模控制研究

针对传统滑模控制应用于无刷直流电机(BLDCM)在趋近模态不具有鲁棒性的缺点,提出了一种新型具有全滑动模态的变结构控制策略,该控制方法对系统参数的不确定性和外部干扰等问题具有较强的鲁棒性,可以较好的抑制常规滑模控制中的抖振问题。同时采用自适应小波神经网络算法提高无刷直流电机转子位置检测精度,从而为无刷直流电机提供准确的换相信号。最后通过仿真实验证明了上述方法的可行性和有效性。