基于非线性干扰观测器的PMSM自适应反演滑模控制

为了解决永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统中存在的内部参数摄动、负载扰动以及外界不确定性干扰等问题,设计了基于非线性干扰观测器(NDO)的自适应反演滑模控制器。通过NDO对系统存在的扰动进行观测,并将观测结果引入到自适应反演滑模控制器进行补偿。针对引入NDO后的系统,设计自适应反演滑模控制器,对滑模控制器中的切换增益利用自适应律进行调节,削弱系统抖振,提高系统的抗干扰能力和鲁棒性。仿真结果表明,与传统反演滑模控制相比,基于NDO的自适应反演滑模控制器对系统中存在的扰动具有更好的抗干扰能力,该控制器可削弱系统的抖振,从而提高了PMSM位置伺服系统的跟踪精度。     

自适应积分逆推滑模励磁控制研究

电力系统参数摄动和外界干扰等因素对励磁系统影响很大,该文选择易于测量的状态变量建立鲁棒励磁控制系统模型,结合逆推设计方法和自适应滑模控制理论设计励磁控制器。按照逆推设计方法,逐步构造了李亚普诺夫函数,在构造虚拟控制信号时引入误差的积分项;给出阻尼系数的自适应律;设计了新的滑模面,从而得到最终的控制规律,对干扰进行抑制。仿真实验结果表明,系统在动静态响应性能上均优于常规逆推控制,说明这种控制方法能够改善系统的电压和功角稳定性。     

基于自适应逆推变结构方法的非线性励磁控制

将自适应逆推方法与变结构方法相结合逐步构造Lyapunov函数,这样不仅可以提高动态系统的暂态响应和控制器增益综合性能指标,而且对不满足匹配条件或参数不确定性的非线性系统具有鲁棒镇定性。针对上述理论设计了一种非线性励磁控制器,该控制器能够保证闭环系统对不确定参数的自适应性。基于该方法设计的非线性励磁控制器在两区域四机系统上进行仿真计算,结果表明,该励磁控制器能够有效地抑制电力系统的干扰,提高互联电网的稳定性。     

高性能坦克炮控系统自适应控制研究

针对坦克炮控系统非线性扰动和系统参数非线性漂移等问题,在分析炮控系统性能并建立其数学模型的基础上,提出了转速环双环复合自适应控制策略,设计了负载扰动观测器和单神经元自适应PID控制器.仿真表明,该方法能够有效地抑制负载扰动和参数变化对系统的影响,提高系统的鲁棒性.     

多机电力系统自适应鲁棒Terminal滑模励磁控制

设计了多机电力系统发电机励磁的自适应鲁棒Terminal滑模控制器,将L2增益干扰抑制、自适应逆推法、Terminal滑模控制相结合,可以自适应估计发电机的不确定阻尼系数,对扰动具有鲁棒性。给出了控制器的设计过程。针对2区域4机系统的仿真结果表明,所设计的自适应鲁棒Terminal滑模励磁控制器能够快速抑制功率振荡,有效提高电力系统的暂态稳定性,并保持机端电压的恒定。     

无刷直流电机调速系统鲁棒性设计

为提高无刷直流电机调速系统的鲁棒性,利用扰动观测器对外部负载转矩扰动进行估计并加以补偿,利用模糊自适应控制器实现PID参数的在线自整定,以适应因系统内部参数变化引起的扰动.仿真和实验表明,所设计的调速系统对系统负载扰动和参数变化的鲁棒性较好,并具有较高的速度跟踪精度.     

交直流联合输电系统中HVDC的自适应全局快速Terminal滑模控制

为了提高阻尼系数未知的交直流联合输电系统的运行稳定性,对系统未知参数进行动态估计,同时考虑到自适应backstepping滑模控制器的不足,采用自适应全局Terminal滑模控制方法,设计了一种新型直流输电系统的非线性附加控制器。该方法通过快速调节直流输电线路的输送功率,实现对整个系统稳定性的调节;综合线性滑动模态与非线性滑动模态的优点,使失稳系统能够快速、精确地收敛至平衡状态;考虑系统受具有未知上界的不确定小扰动及三相短路大扰动的影响,分别对干扰未知上界及系统未知参数进行实时动态估计。通过与自适应backstepping滑模控制器进行数值仿真对比,结果表明,该控制器具有更小的超调量,更短的控制响应时间,更准确的未知参数估计性能和更强的鲁棒性,能够更有效地提高系统的稳定性。     

TCSC自适应逆推控制器设计

针对可控串联补偿器TCSC(Thyristor Controlled Series Compensator)的动态过程和发电机阻尼系数不能精确测量的情况，将含有TCSC的单机无穷大系统用一个三阶微分方程表示，用自适应逆推方法设计了TCSC稳定控制器。在系统模型中考虑了TCSC的动态过程．同时保留了系统的非线性特性，运用自适应增益控制律进行参数的实时估计。仿真结果表明设计的TCSC稳定控制器能快速抑制振荡，保证单机无穷大系统的暂态稳定。     

永磁交流伺服自抗扰直接转矩控制

设计了一种基于自抗扰控制器的永磁同步电动机直接转矩控制系统.该系统将不确定性负载扰动(外扰)和系统参数变化(内扰)视为一个综合扰动项,然后利用自抗扰控制器(ADRC)对综合扰动项进行观测和补偿.仿真结果证明,该系统不仅有效地抑制了不确定负载扰动的影响,同时对系统内部参数如电机转动惯量等摄动也具有较强的鲁棒性.该系统相比PI控制具有动态控制性能优越、抗扰能力强、控制精度高等特点.     

基于L2增益的永磁同步电动机无速度传感器的自抗扰控制

针对面装式永磁同步电机转速调节问题,提出了一种新颖的调速系统.利用L2增益干扰抑制理论设计了鲁棒速度控制器,使得控制器能够满足干扰抑制和子系统的渐进稳定;利用自抗扰控制技术设计了q轴电流控制器,具有对电流较强的适应性、鲁棒性和可操作性.针对速度估计问题,利用一种模型参考自适应方法估计转速和位置,节约了成本和增强了系统的可靠性.仿真结果表明,该方法设计的系统能很好地抑制扰动和跟踪给定,具有良好的动、静态性能.     

多关节机器人的反演自适应模糊滑模控制

针对二关节机器人轨迹跟踪问题,设计了一种新的反演自适应模糊滑模控制器.该方法设计了反演滑模控制器和自适应模糊控制器,通过设计合适的自适应律,采用模糊控制器在线估计不确定性上界值,实现了对建模误差和干扰的自动跟踪,削弱了抖振.利用李亚普诺夫定理证明了系统的稳定性.仿真结果表明该方法的有效性.     

Robust nonlinear adaptive backstepping excitation controller design for rejecting external disturbances in multimachine power systems

This paper proposes a new approach to design a robust adaptive backstepping excitation controller for multimachine power systems in order to reject external disturbances. The parameters which significantly affect the stability of power systems (also called stability sensitive parameters) are considered as unknown and the external disturbances are incorporated into the power system model. The proposed excitation controller is designed in such a way that it is adaptive to the unknown parameters and robust to external disturbances. The stability sensitive parameters are estimated through the adaptation laws and the convergences of these adaptation laws are obtained through the negative semi-definiteness of control Lyapunov functions (CLFs). The proposed controller not only provides robustness property against external disturbances but also overcomes the over-parameterization problem of stability sensitive parameters which usually appears in some conventional adaptive methods. Finally, the performance of the proposed controller is tested on a two-area four machine 11-bus power system by considering external disturbances under different scenarios and is compared to that of an existing nonlinear adaptive backstepping controller. Simulation results illustrate the robustness of the proposed controller over an existing one in terms of rejecting external disturbances.     

自适应逆推励磁控制器设计

发电机的阻尼系数通常难以准确测量,使得电力系统是一个典型的参数不确定非线性系统.通过对含励磁控制的单机无穷大电力系统的精确反馈线性化,利用逆推控制与自适应机制相结合设计了逆推自适应励磁控制器.其所含的自适应增益控制可以对未知参数进行实时的估计,该控制器能使参数不确定的电力系统保持在Lyapunov意义下的渐近稳定.仿真结果表明,该控制器能有效地稳定电力系统,维持机端电压.     

SMPMSM 系统的无模型反步控制

电动汽车永磁同步电机(PMSM)驱动系统的参数不确定性以及逆变器非线性,将引起电机转速鲁棒性降低,导致电动 汽车速度剧烈波动。 为了提升电动汽车永磁同步电机驱动系统的快速响应性能和鲁棒性,提出了基于无模型的自适应反步控 制(MF-ABC)。 根据无模型控制的代数估计方法,建立超局部模型干扰估计器,再基于自适应反步控制框架,组建适合 PMSM 驱动系统高可靠性运行的 MF-ABC 控制。 研究结果表明,所提出的控制器能够观测、估计和消除各种不确定性,包括系统未建 模动态和外部干扰。 MF-ABC 估计出的干扰值可以用来描述干扰和分析误差。 所提出的方案实时的提升算法计算效益,实现 矢量控制的 PMSM 驱动系统 MTPA 模式高性能稳健运行的研究目标。 通过 dSPACE 台架测试,证实提出的 MF-ABC 和传统反 步控制相比实现了 PMSM 抗转矩干扰能力提升 22%,阶跃响应的快速性提升 0. 02 s。 实验结果证明,MF-ABC 具有强抗干扰性 和响应快速性。     

Mapping filtered forwarding‐based robust adaptive control for uncertain nonlinear systems with input constraint

This work develops a robust adaptive control algorithm for uncertain nonlinear systems with parametric uncertainties and external disturbances satisfying an extended matching condition. This control method is implemented in the framework of a mapping filtered forwarding‐based technique. As an attractive alternative of the adaptive backstepping method, this bottom‐up strategy forms a virtual controller and a parameter updated law at each step of the design, where Lyapunov functions and the prior knowledge of system parameters are not required. The boundedness of all signals is guaranteed by using Barbalat's lemma. According to immersion relationship, a compliant behavior of systems behaves accordingly to the lower‐order target dynamics. Furthermore, input constraints are handled by estimating a saturated scaling. A spring, mass, and damper system is used to demonstrate the controller performances via simulation results.     

光伏并网逆变器布谷鸟搜索优化反推控制

针对并网逆变器模型非线性和电网扰动的问题,提出一种基于布谷鸟搜索算法优化反推控制技术光伏并网逆变器控制策略。首先,建立考虑参数变化和电网扰动的并网逆变器数学模型,设计并网逆变器反推控制。然后,利用布谷鸟搜索算法对不确定性部分进行在线辨识和补偿,消除模型非线性和外部扰动产生的不确定性部分的影响。利用Lyapunov稳定性理论设计控制器自适应律,证明了布谷鸟搜索算法优化反推控制器的稳定性。实验结果表明该方法能实现逆变器精确并网控制,具有较好的动静态性能和较强的鲁棒性。     

新型随动系统的非线性控制和综合方法及实验验证

提出了一种新的电动机随动系统的非线性控制和综合方法.通过引进逆步式设计方法和流程,作者提出了新的随动系统非线性控制的算法和解析解,并且推证了系统的指数式稳定性.进而,作者将非线性控制算法和解析解演化为新的非线性控制系统结构图.在通过数字仿真验证了理论推导后,作者用了单片DSP(TMS320C32)来实现新的电动机随动系统的非线性数字控制.实验和仿真结果验证了新的控制结构和综合方法可以提高随动控制系统的外环频带宽度,减少对于斜坡给定信号的跟踪误差,和提高抗负荷干扰的性能.     

Robust adaptive control of nonlinearly parameterized systems with unmodeled dynamics

Many physical systems such as biochemical processes and machines with friction are of nonlinearly parameterized systems with uncertainties. How to control such systems effectively is one of the most challenging problems. This paper presents a robust adaptive controller for a significant class of nonlinearly parameterized systems. The controller can be used in cases where there exist parameter and nonlinear uncertainties, unmodeled dynamics and unknown bounded disturbances. The design of the controller is based on the control Lyapunov function method. A dynamic signal is introduced and adaptive nonlinear damping terms are used to restrain the effects of unmodeled dynamics, nonlinear uncertainties and unknown bounded disturbances. The backstepping procedure is employed to overcome the complexity in the design. With the proposed method, the estimation of the unknown parameters of the system is not required and there is only one adaptive parameter no matter how high the order of the system is and how many unknown parameters there are. It is proved theoretically that the proposed robust adaptive control scheme guarantees the stability of nonlinearly parameterized system. Furthermore, all the states approach the equilibrium in arbitrary precision by choosing some design constants appropriately. Simulation results illustrate the effectiveness of the proposed robust adaptive controller. __________ Translated from Journal of Sichuan University (Engineering Science Edition), 2005, 37(5): 148–153 (in Chinese)     

基于RFNN补偿的直线伺服系统反推控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统,在分析影响直线伺服跟踪精度因素的基础上,采用智能反推控制策略对该伺服系统进行有效的补偿控制。考虑参数变化、外部负载扰动和摩擦力等不确定因素对系统伺服性能的影响,设计基于递归模糊神经网络(RFNN)的反推控制器,利用了递归神经网络具有捕获系统动态信息的优点,可实时补偿不确定因素对跟踪性能的影响。仿真结果表明,控制策略明显降低了不确定因素对系统性能的影响,从而显著提高了直线伺服系统的位置跟踪精度。     

双轴励磁同步发电机非线性鲁棒自适应控制

利用Backstepping和扰动抑制方法设计了双轴励磁同步发电杌的自适应控制器。对于含有各种不确定参数和有界扰动的非线性双轴励磁同步杌模型，实现了对转子同步的鲁棒调节。文中的方法可用于其他不确定电力系统的控制设计。