永磁直驱风力发电系统最大功率跟踪改进型积分滑模控制

针对永磁直驱风力发电系统的内部参数摄动和外部扰动等问题,基于非线性扩张状态观测器(NLESO)提出了一种实现最大功率跟踪的改进型积分滑模控制方法。该方法使用非线性光滑函数设计了NLESO,对系统的内外扰动等不确定因素进行估计和主动补偿,提高了转速的跟踪能力。引入非线性光滑函数设计了滑模趋近律,消除了传统滑模控制中的高频抖振现象,并基于Lyapunov原理对滑模控制器进行了稳定性分析。仿真结果表明,与传统PI控制相比,该方法不仅响应速度快,无超调无抖振,而且具备良好的抗扰能力,风速突变情况下仍能快速实现最大功率跟踪,在风力发电系统最大功率跟踪控制领域具有较大的应用前景。     

基于自适应模糊滑模控制的机器人轨迹跟踪算法

针对控制参数的不确定性以及存在未知外部扰动情况下移动机器人的轨迹跟踪问题,提出一种基于光滑非线性饱和函数的自适应模糊滑模轨迹跟踪控制算法。通过建立不确定非线性移动机器人运动控制模型,利用自适应模糊逻辑系统构建自适应模糊滑模控制器。为了增强轨迹跟踪控制算法对随机不确定外部扰动适应能力的同时削弱滑模控制算法中的输入抖振现象,利用有界输入有界输出(BIBO)稳定的方法,通过带有自适应调节算法的模糊系统对滑模控制律中非线性函数项进行自适应逼近,并设计了模糊系统中可调参数的自适应控制律,保证了控制系统的稳定与收敛。实验结果表明,所设计的控制器对系统参数不确定性和外界扰动均具有较强的轨迹跟踪性能和鲁棒性。与传统的滑模控制算法相比,该算法不仅能有效减小输入抖振而且轨迹跟踪控制精度提高了18.89%。     

六相永磁同步电机新型单向滑模控制

针对具有非线性、参数摄动和负载扰动特性的六相永磁同步电机转速控制问题,结合全局快速终端滑动模态提出了一种新型单向滑模控制律,该控制律基于两个快速终端滑模面和四个辅助滑模面,能够保证系统状态误差的全局快速收敛特性,在增大趋近速度基础上消除了常规滑模由于状态轨迹穿越滑模面产生的抖振现象。为在线实时估计系统不确定扰动,提出了一种扩展状态扰动观测器,该观测器无需扰动先验信息,利用定子电流和电机转速信号快速平稳补偿系统扰动量。试验结果表明,基于新型单向滑模与扰动观测器的六相永磁同步电机转速控制系统响应速度快、控制精确度高,而且对转速给定和负载扰动具有强鲁棒性,验证了所提算法的有效性。     

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。     

基于改进滑模趋近律和非线性干扰观测器的PMSM位置跟踪

针对永磁同步电机（PMSM）在实际运行过程中会受到参数摄动和外界不确定干扰等非线性因素影响,导致电机控制性能下降,位置跟踪精度降低。提出将滑模控制（SMC）与反演控制(Backsteeping Control)结合设计非线性控制器,对反演滑模控制中的趋近律做出改进,提出一种基于指数趋近律的双幂次趋近律,并利用非线性干扰观测器（NDOB）观测和估计干扰,对其进行补偿。最后利用Matlab/Simulink进行仿真,结果显示：该方法在一定程度上提高了电机位置控制精度,减小了位置跟踪误差,同时增强了系统抗干扰能力。     

永磁同步电机幂次变速趋近律积分滑模控制

为了提高永磁同步电机转速伺服控制性能,针对伺服系统模型参数不确定和外部扰动强的特点,利用基于趋近律设计方法的滑模控制理论,设计了一种永磁同步电机转速伺服积分滑模控制器。滑模面函数中的状态偏差积分项,确保了转速跟踪稳态无静差;通过引入非线性幂次组合函数构造的基于跟踪偏差的变速趋近律,使得切换增益具有随系统偏差自适应调整的特性,并可有效抑制滑模控制输出的抖振。经与转速伺服PI控制器对比实验表明,变速趋近律积分滑模控制器具有更好的动、静态特性和鲁棒性。     

基于扰动观测器的永磁直线电机高阶非奇异快速终端滑模控制

针对永磁直线同步电机运行时存在模型不确定性、负载扰动、参数摄动等匹配/不匹配扰动等问题，该文提出一种基于扰动观测器的高阶非奇异快速终端滑模控制策略。利用非线性扰动观测器观测匹配/不匹配扰动，降低系统对多重扰动的保守性。此外，设计高阶非奇异快速终端滑模控制器，增强系统的鲁棒性，并将反馈电流引入滑模面，实现电机位置、速度和电流的整体控制，以提高位置跟踪系统的动态性能和稳态性能。基于李雅普诺夫稳定性理论，分析证明了闭环系统的稳定性和收敛性。最后，通过实验验证了所提控制方法的可行性，能够有效提高系统的跟踪精度和鲁棒性。     

多机电力系统最优滑模鲁棒励磁控制北大核心CSCD

针对多机电力系统非线性以及存在不确定扰动的特点,结合线性二次最优控制与积分滑模控制,设计了一种最优滑模鲁棒控制器。用扩张状态观测器对系统的非线性动态实时估计,通过反馈实现线性化;针对传统最优控制存在的问题,采用积分滑模控制进行处理。所构造的积分滑模面使系统在滑动模态的整个过程中对不确定性具有完全鲁棒性。仿真结果表明,该控制律不但能有效地改善系统在大干扰下的暂态稳定性,而且对不确定扰动有较强的鲁棒性。     

基于改进型双幂次趋近律与全局快速终端滑模观测器的IPMSM调速系统滑模控制

针对内置式永磁同步电机（IPMSM）速度环中存在的内部参数摄动与外部负载扰动等问题,为了提高速度控制系统的动态性和鲁棒性,该文提出一种基于改进型双幂次趋近律（IDPRL）与全局快速终端滑模观测器（GFTSMO）的滑模控制方法。所提趋近律在幂次项中引入系统状态变量,减少了稳态误差,解决了快速趋近滑模面和抖振抑制之间的矛盾。设计一种基于IDPRL的IPMSM滑模速度控制器。为了进一步减少系统状态的稳态误差,设计了一种GFTSMO,该观测器不仅能够减少趋近律的开关增益,还能实现系统扰动的准确补偿。仿真和实验结果验证了所提的滑模控制方法的可行性和有效性。     

基于ESO的轧机主传动非线性延时系统动态滑模控制

为了解决黏滑摩擦阻力及延时环节对轧机主传动机电系统的影响,针对一质量轧机主传动非线性模型,提出了基于扩张状态观测器(ESO)的改进动态滑模控制技术。引入了扩张状态观测器对系统状态变量和扰动进行估计,将综合扰动项的估计值作为动态滑模控制律中的前馈补偿,避免了对不确定扰动项及其微分的有界函数的设计,降低了动态滑模控制的设计难度。利用Lyapunov稳定性判据证明了该控制系统的稳定性。仿真结果表明,改进的动态滑模方法比自抗扰控制方法具有更好的跟踪性能和鲁棒性。     

永磁直驱风力发电系统最大功率跟踪非线性抗扰控制

针对永磁同步发电机的非线性、内部参数不确定以及外部扰动等问题,提出了一种直驱式永磁同步风力发电系统最大功率跟踪的非线性抗扰控制方法。该方法使用一种非线性光滑函数来设计非线性扩张状态观测器(NLESO)和非线性抗扰控制律。由NLESO来实现系统扰动及不确定性的估计,前馈到控制输入端对扰动进行补偿,从而有效提高了系统的抗扰能力。分析了NLESO的收敛性。仿真结果表明了该控制方法不仅具有响应速度快、控制精度高的特点,而且无超调无抖振现象,因而在风力发电系统最大功率跟踪控制领域具有较大应用价值。     

基于自抗扰控制器的PMLSM直驱系统位置控制

为了提高永磁直线同步电机(PMLSM)直接驱动进给运动的工作性能,针对系统模型参数摄动和扰动频繁不确定等非线性复杂特点,在建立系统二阶位置伺服控制模型的基础上,利用自抗扰控制(ADRC)技术,设计了一种永磁直线同步电机直驱系统位置伺服二阶自抗扰控制器。二阶跟踪微分器(SONTD)采用组合正弦饱和函数sinsign,为系统位置给定指令安排快速无超调的过渡过程;扩张状态观测器(ESO)形成对系统扰动力的快速精确观测及实时动态补偿;通过构造基于全部状态的误差反馈律实现PMLSM的非线性控制。仿真实验表明,该控制系统在PMLSM参数摄动和外部扰动的情况下,均能保持快速而准确的位置跟踪,抗干扰性和鲁棒性良好。     

基于转矩观测器的垂直轴风力发电最大功率跟踪反演控制

为了提高垂直轴永磁直驱风力发电系统控制的鲁棒性和自适应性,针对大范围风速扰动和系统参数不确定的特点,应用非线性干扰观测器(NDO)实现垂直轴风力机气动转矩的估计,再结合反演(Back-stepping)控制方法设计发电最大功率跟踪(MPPT)控制器。控制器采用基于最佳转速跟踪的MPPT策略,通过逐步选择虚拟控制量和构造李雅普诺夫函数,使每个被控子系统具有良好的渐近特性,进而得到整个系统在大扰动下的全局渐近控制律。利用Matlab/Simulink建立系统的仿真模型,通过与PID控制器的对比实验,验证了反演控制器设计的正确有效性。     

基于AFSMC的步进电机伺服系统控制研究

针对步进电机伺服系统的高度非线性特征以及外部扰动变化的情况,设计自适应模糊滑模变结构(AFSMC)控制方法。基于滑模变结构控制的强鲁棒性,用模糊系统对系统中具有不确定性的参数进行自适应逼近,可有效降低切换增益和抑制系统的抖振。设计可调参自适应律经由Lyapunov理论分析保证了系统稳定性。仿真结果表明,控制策略相比传统滑模控制,可使系统快速稳定,有效削弱系统的抖振,抵抗外部干扰和提升位置跟踪动态性能。     

永磁直线同步电机自适应互补滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)易受非线性因素影响而降低伺服系统鲁棒性的问题,提出一种自适应互补滑模控制方法。永磁直线同步电机的非线性因素包括系统参数变化、电机端部效应及外部不确定性的扰动。互补滑模控制将积分滑模面与广义误差滑模面相结合,将系统状态轨迹限定在两个面的交线上,缩短了状态轨迹达到滑模面的时间,提高了位置跟踪精度。为了进一步改善系统鲁棒跟踪性能,利用自适应控制对不确定扰动因素的上界进行估计,减小不确定因素对系统的影响,改善滑模控制的抖振现象。实验结果表明所提出的控制方法是有效可行的,自适应互补滑模控制不仅提高了系统的跟踪性能,而且更有效地抑制了不确定因素对控制系统的影响。     

变负载空间机械臂混沌运动分析与控制

针对空间机械臂在轨服役时操作任务复杂多样且外部扰动随机等因素可能引起系统动力学特性和控制性能发生变化这一问题,研究了其负载不确定及外部扰动与重力释放的耦合影响引起的系统混沌运动,讨论了一种基于模糊幂次趋近律的快速滑模变结构控制方法。首先应用相图法、庞加莱映射法和最大李亚普诺夫指数法,分析系统在地面和空间两种环境的不同工况中,可能出现的混沌现象,及该情况下负载质量参数范围。通过对传统滑模面分析和比较,设计了一种快速非线性滑模面,根据模糊控制理论,设计模糊幂次趋近律,在实现混沌状态有效抑制的前提下,提高了系统的趋近运动速度。最后,通过与常规控制策略的对比仿真研究,验证了所提控制方案的有效性。     

考虑系统扰动的永磁同步电机复合控制策略

提出一种结合滑模速度控制和扩展滑模扰动观测器的永磁同步电机复合控制策略。滑模速度控制采用新型趋近律设计,扩展滑模扰动观测器对系统内部参数摄动以及外部负载干扰进行准确估计。所设计的复合控制器通过系统扰动估计环节对控制系统中的综合扰动项进行实时估计,用以对速度控制环节进行前馈补偿,实现控制系统自抗扰控制。试验结果验证了所提出控制策略的有效性和可行性。     

基于非线性扰动观测器的四旋翼姿态控制

针对存在模型不确定性和未知外界干扰下四旋翼飞行器的姿态控制问题,提出了一种基于非线性扰动观测器的快速连续非奇异终端滑模控制策略。通过非线性扰动观测器对外界干扰及系统不确定性进行平滑估计和补偿,提高系统的稳定性;利用非奇异终端滑模面有限时间收敛的特性设计控制律,保证系统的快速收敛;应用Lyapunov函数证明控制器的稳定性,对四旋翼的飞行动力学特征进行研究,推导出飞行动力学模型,引入人工蜂群算法来优化控制器中的参数,实现最优控制;最后,通过两个数值仿真实例验证了该控制器的有效性。结果表明,与其他控制算法相比,所提控制算法在收敛速度、跟踪精度及扰动估计精度方面均优于其他控制算法,具有一定的工程应用价值。     

同步发电机混沌振荡的积分滑模模糊控制

针对一类不确定的非线性系统,把自适应模糊控制和积分滑模控制相结合,提出了一种新的自适应积分滑模模糊控制策略。利用模糊逻辑逼近系统中的未知非线性函数,在滑模控制中引入了积分项,消除了常规滑模控制器被跟踪信号导数已知的限制;并且为了消除外界扰动的影响,引入扰动估计器的设计方法;同时基于Lyapunov方法导出了参数的自适应律,有效地克服了系统固有的抖振问题。理论分析证明了闭环系统的稳定性和跟踪误差收敛于零。用该控制器对同步发电机混沌振荡控制系统进行仿真研究,结果表明:与常规的滑模控制器相比,该控制器具有较强的鲁棒性和较好的跟踪性能。     

一种永磁同步电机无模型超螺旋快速终端滑模控制方法

针对内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)由于内部参数变化、外部扰动等各种不确定性因素导致控制性能不佳的问题,提出一种无模型超螺旋快速终端滑模控制方法。首先,建立考虑IPMSM不确定性的新型超局部模型,结合超螺旋算法和快速终端切换函数设计无模型超螺旋快速终端滑模控制器,确保系统状态有限时间收敛,并有效减小抖振。其次,设计扩展滑模扰动观测器精准估计超局部模型中的未知部分,并前馈补偿给设计的控制器,进一步提升系统的抗干扰能力和跟踪性能。最后,通过与PI控制和传统无模型滑模控制进行仿真实验对比,验证了该方法具有更快的收敛速度和更强的鲁棒性。