基于扰动观测器和有限时间控制的永磁同步电机调速系统

针对采用矢量控制的永磁同步电机调速系统提出一种复合控制方法:首先用扰动观测器观测出系统中由于模型参数变化,负载改变等产生的扰动,并用此观测值作为前馈量补偿到输入端;然后运用有限时间控制方法设计系统前向通道中的反馈控制器;最后给出了控制器参数与速度误差收敛性能之间的数学关系.仿真表明,基于扰动观测器的有限时间控制具有更好的抗扰动性能和更优越的收敛性能.

     

输入饱和下的非线性积分系统的全局有限时间镇定

针对一类非线性积分系统, 利用有限时间控制技术, 提出了一种输入饱和情况下的全局有限时间控制方案. 首先, 基于有限时间 Lyapunov 稳定性理论, 设计镇定系统的全局有限时间递归控制器. 然后,将该递归控制器与饱和函数结合得到饱和控制器. 数学上严格证明了在该饱和控制器的作用下, 闭环系统满足全局有限时间稳定性. 仿真结果验证了该方法的有效性.     

有限时间控制问题综述

有限时间控制系统因具有良好的鲁棒性能和抗扰动性能而受到广泛关注.首先,回顾了有限时间控制方法的起源,并列举了有限时间控制系统的几种常用判据;然后,总结了有限时间控制系统的研究现状;最后,讨论了未来可能的研究方向.     

基于增量动态逆的高超声速飞行器控制律设计

针对传统动态逆鲁棒性差的特点,设计了基于增量动态逆的高超声速飞行器的再入鲁棒控制律。首先建立了高超声速飞行器快慢两个回路的控制模型,通过非线性干扰观测器估计再入动力学外来的强干扰,进行前馈补偿;然后通过状态速率反馈,对快慢回路分别设计了增量动态逆控制律,期望动力学采用了抗干扰能力和收敛速度快的非光滑控制律,提高了系统的鲁棒性;引入了线性跟踪-微分器解决了增量动态逆控制律所需状态速率无法测量的问题。最后,通过仿真验证了所提算法的有效性。     

非Lipschitz连续级联系统的稳定性分析及其应用

当考虑级联系统稳定性时,一般都需要系统满足局部或者全局Lipschitz连续性条件.与已有文献中的结果不同,本文给出了一种处理满足非Lipschitz连续条件下级联系统的稳定性分析方法.首先,基于积分输入状态稳定的定义,给出了级联系统全局稳定的Lyapunov形式条件.基于此,继续讨论了非Lipschitz连续情况下级联系统的有限时间稳定性.然后,利用上述稳定性分析结果,讨论了一类驱动子系统具有上三角结构的级联系统的控制设计问题.最后,给出几个例子验证了上述结果的有效性.     

前言

<正>滑模控制因其对系统不确定性、参数摄动和外部扰动的强鲁棒性和易于工程实现等优点,已经成为非线性控制领域的一个重要分支.一方面,在处理非线性系统镇定、干扰抑制、参数不确定、输入/输出约束等非线性控制理论问题时,滑模控制理论得到了极大的发展,一系列滑摸控制相关设计工具和理论分析方法被提出,并得到逐步完善.另一方面,滑模控制理论也被尝试应用于多种实际工业系统,如机器人系统、电机系统、电动汽车、飞行器等.尽管滑模控制理论的发展已有几十年,但随着近年来智能系统的快速发展,滑摸控制理论还面临着一系列的挑战,如处理混杂系统、网络化系统、高阶非线性系统、抖振抑制等问题.此外,随着数字控制器性能的急速提升,滑模控制技术在工业控制系统中的实际应用也备受关注.基于上述考虑,本专刊聚焦滑模控制的最新理论、研究方法及其应用成果,共录用20篇研究论文,其中滑模控制基础理论与算法相关论文4篇,滑模控制理论在智能制造、电机控制、电气系统、无人机、自动驾驶、航空航天等领域的相关应用论文16篇.在滑模控制理论与算法方面,王永骥等研究了具有约束的二阶系统的固定时间跟踪控制问题,提出了具     

滑动变量受限情况下的二阶滑模控制设计

在实际系统中状态受限普遍存在,因此考虑状态受限下的控制设计问题具有重要的理论意义和工程价值.本文考虑了滑动变量受限情况下的二阶滑模控制设计问题.首先,在不考虑滑动变量受限的情况下,基于Lyapunov方法,给出了一种新的二阶滑模控制器构造方法,并严格证明了在该控制器的作用下滑动变量将在有限时间内稳定到平衡点.其次,考虑滑动变量受限情况,证明了在受限区域内存在一个与控制参数相关的吸引域,使得当初始状态在该吸引域内时其相轨迹不会逃离它.最后,状态受限情况下倒立摆系统的控制设计验证了该算法的有效性.     

基于扰动观测器和有限时间控制的永磁同步电机调速系统

针对采用矢量控制的永磁同步电机调速系统提出一种复合控制方法:首先用扰动观测器观测出系统中由于模型参数变化,负载改变等产生的扰动,并用此观测值作为前馈量补偿到输入端;然后运用有限时间控制方法设计系统前向通道中的反馈控制器;最后给出了控制器参数与速度误差收敛性能之间的数学关系.仿真表明,基于扰动观测器的有限时间控制具有更好的抗扰动性能和更优越的收敛性能.     

一类连续级联系统的全局一致稳定性

针对一类非线性连续级联系统, 利用齐次系统的齐次性质给出了其全局一致稳定性分析结果. 假设级联系统中的驱动子系统和被驱动子系统分别满足全局一致渐近稳定且满足一定的齐次度, 若级联项也满足一给定齐次不等式, 则整个非线性级联系统为全局一致渐近稳定的. 若驱动子系统和被驱动子系统都具有负的齐次度, 则该非线性级联系统为全局一致有限时间稳定的. 与传统的ISS假设或级联项增长假设相比, 文中方法所给的齐次不等式条件更容易验证. 且文中方法不仅适用于Lipschitz连续的系统, 而且适用于非Lipschitz连续的系统. 两个例子验证了该方法的有效性.     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机转速环连续螺旋控制

针对传统矢量控制策略在保持系统动态性能的基础上无法消除系统扰动的问题,为进一步提高系统的控制精度及抗扰能力,提出了一种基于扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)的连续螺旋滑模控制(Continuous Twisting Sliding Mode Control, CTSMC)方法。首先,该方法以双闭环矢量控制结构为基础,在转速环部分采用连续螺旋控制方法,与传统控制方法相比,可以将误差收敛到一定的区域,不仅提高了负载扰动的鲁棒性,还有效减少了系统的抖振。其次,在此控制器的基础上加入扩张状态观测器,估计系统的总扰动,并将此信号用于前馈补偿,以进一步提高系统的动态性能。最后,利用Lyapunov稳定性理论进行了闭环稳定性分析。通过仿真和实验,验证了基于扩张状态观测器的连续螺旋滑模控制方法的正确性及可行性。