无刷直流电机调速系统神经网络自适应滑模变结构控制

为了提高无刷直流电机调速驱动系统的性能,提出神经网络自适应滑模变结构控制策略。推导无刷直流电机端电压与转速之间的微分方程,运用滑模变结构控制理论,通过调节端电压来实现转速控制;为了有效抑制系统在滑模切换面上的抖振采用自适应算法调整滑模增益的大小;从实际应用的角度出发,利用神经网络对非线性函数的任意精度拟合性,设计径向基函数神经网络估计器对控制量中广义扰动进行动态估计。仿真和实验结果表明采用本文提出的方法控制无刷直流电机,超调量小,速度响应快,控制精度高,且系统对各种干扰和参数摄振具有较强的鲁棒性,动、静态性能均优于PID控制。     

一类高阶非线性系统的终端滑模复合控制

研究干扰观测器的控制与自适应终端滑模控制思想相结合,针对调整非线性系统跟踪误差,为了提高控制性能,提出一种适用于一类岛阶非线性系统的复合控制策略.通过引入干扰观测器对系统中存在的不确定进行估计,并利用估计结果对滑模控制输出进行补偿.根据干扰观测器的估计值设计自适应律,实现终端滑模控制器中的切换增益,根据系统扰动的大小进行自适应调节,从而改善由于固定切换增益所造成的滑模控制器输出量过大以及抖振等现象.基于Lyapunov理论证明了复合控制的稳定性,最后通过仿真进一步验证了控制策略的可行性及有效性.     

不确定非线性系统的自适应反演终端滑模控制

针对一类参数严格反馈型不确定非线性系统, 本文提出一种自适应反演终端滑模控制方法. 反演控制的前n-1步结合自适应律估计系统的未知参数, 第n步采用非奇异终端滑模, 使系统最后一个状态有限时间内收敛.利用微分估计器获得误差系统状态的导数, 并设计了高阶滑模控制律, 去除控制抖振, 使系统对于匹配和非匹配不确定性均具有鲁棒性. 同自适应反演线性滑模方法相比, 所提方法提高了系统的收敛速度和稳态跟踪精度, 并且控制信号更加平滑. 仿真结果验证了该方法的有效性.     

电子节气门模糊自适应调节滑模控制及仿真

电子节气门控制系统具有强非线性时变特性,需采用非线性控制方法进行控制,其中滑模控制应用比较普遍,但系统在切换状态时容易出现抖振现象,不利于系统的精确控制。为改善性能,采用模糊自适应调节滑模控制方法,用模糊逻辑系统来代替传统滑模控制中的指数趋近率系数,从而达到消除滑模控制抖振现象。根据系统数学模型设计了模糊自适应调节滑模控制器,通过在Matlab中进行仿真。仿真结果表明:模糊自适应调节滑模控制能有效解决系统存在的非线性问题,消除滑模控制中出现的抖振,满足系统精确控制的要求。     

一种基于指数趋近律的非线性系统变结构轨迹跟踪控制新方法

针对多输入多输出二阶不确定非线性机械系统中轨迹跟踪控制的问题,提出一种新的基于指数趋近律的滑模变结构控制方法,用于提高系统的平稳性和快速性。在滑模变结构控制器设计过程中采用一种新的指数趋近律以改进闭环系统的暂态和稳态响应性能,使系统跟踪误差收敛速度加快,特别是减少轨迹跟踪误差到达滑模面的时间,同时提高了系统轨迹跟踪过程的平稳性。通过采用边界层方法消除滑模控制输入抖振问题,避免控制过程中执行器的频繁切换,进一步提高所提出滑模控制器在实际系统中的实用性。基于李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性和跟踪误差的收敛性。数值仿真验证了所提出的控制方法的有效性。     

基于云模型的变桨距系统积分滑模控制

针对具有参数变化和外加干扰的变桨距风力发电系统,提出了一种基于云模型的积分滑模控制。在滑模控制中引入误差项的积分,并用状态量代替误差的导数,消除传统滑模控制需要期望输出信号导数已知的假设;利用云模型的不确定性推理方法,动态地调节切换增益;利用积分的方法对切换增益进行估计,估计出系统中不确定因素的界,有效地削弱系统的抖振。仿真结果表明:该控制器用于风速高于额定风速以上的变桨距控制系统中,具有较好的控制品质,对系统参数的不确定和外部干扰具有很强的鲁棒性。     

SISO仿射非线性系统自适应变结构BPNN控制

为了更好地消除抖振,提高复杂非线性系统的控制效果,针对一类典型SISO仿射非线性系统,提出了一种新的变结构BP神经网络(back propagation neural network,BPNN)自适应控制策略(VSYNC);其中,对于系统未知非线性函数,将神经网络用作估计器;对控制输入加入连续函数项,其可以根据状态点和滑动切换面之间的距离自适应地调节不连续的控制变量,从而使变结构控制策略得到了显著提高;所提出的控制方法能够有效地抑制周围切换面的抖振,保证了系统地动态性能,同时还能够消除系统的稳态误差;仿真结果表明,该方法具有较高的控制精度和鲁棒性。     

非线性系统的反演自适应动态滑模控制

为削弱非线性系统中由滑模控制引起的抖振现象,提出自适应动态滑模控制方案.动态滑模方法是通过设计新的切换函数或将常规滑模变结构控制中的切换函数s通过微分环节构成新的切换函数,该切换函数与系统控制输入的一阶或高阶导数有关,可将不连续项转移到控制的一阶或高阶导数中去,得到在时间上本质连续的动态滑模控制律.该方案利用自适应技术和反演法,设计动态滑模控制器,有效地削弱了系统的抖振.最后仿真结果证明了该方案是正确的.     

无刷直流电动机积分反演模糊滑模控制

针对普通的无刷直流电动机控制策略受电动机本身因素影响,难以达到理想效果的问题,介绍了一种积分反演自适应滑模变结构控制和模糊控制相结合的控制器。该控制器在滑模面中加入积分项,实现了对速度信号的无静差跟踪,提高了系统的稳态精度;用模糊控制器来解决切换控制增益设定只能靠经验的问题;采用模糊控制算法对不确定性进行估计,有效地减小了滑模控制方法带来的抖振;为了进一步提高控制性能,重新设计了趋近律。仿真结果表明,该控制器能够大幅提升无刷直流电动机控制系统的性能。     

无刷直流电动机积分反演模糊滑模控制

针对普通的无刷直流电动机控制策略受电动机本身因素影响,难以达到理想效果的问题,介绍了一种积分反演自适应滑模变结构控制和模糊控制相结合的控制器。该控制器在滑模面中加入积分项,实现了对速度信号的无静差跟踪,提高了系统的稳态精度;用模糊控制器来解决切换控制增益设定只能靠经验的问题;采用模糊控制算法对不确定性进行估计,有效地减小了滑模控制方法带来的抖振;为了进一步提高控制性能,重新设计了趋近律。仿真结果表明,该控制器能够大幅提升无刷直流电动机控制系统的性能。     

基于切换滑模控制的抖振抑制方法

针对一类复合干扰有界的不确定仿射非线性系统,提出一种切换滑模控制方法.首先利用3条滑模面将系统扩展动态空间划分为3个子空间,其中两个子空间组成滑动区,通过设计合适的切换规则和滑模切换增益,可以使滑动区满足到达条件和滑动条件,同时能够减小控制律不连续出现的区域和增益大小.为了增加设计的灵活性,给出一种可行设计方法.仿真实验结果表明,切换滑模控制方法在抑制抖振的同时具有较高的控制精度.     

A novel adaptive nonsingular terminal sliding mode controller design and its application to active front steering system

Note that the amplitude of chattering existing in the sliding mode control method is proportional to the magnitude of the control gain. Therefore, the key issue to diminish the chattering is to decrease the value of sliding mode controller's gain to an acceptable minimal level defined by the so‐called reaching condition for the sliding mode's existence. For this reason, the nonsingular terminal sliding mode (NTSM) control method and the adaptive technique have been considered in this paper to develop a novel adaptive NTSM control method, which can be used to search the minimal value of the control gain automatically in the presence of the external disturbances. Meanwhile, the average value of a high‐frequency switching signal in the adaptive law can be provided by Arie Levant's differentiator rather than a low‐pass filter. The rigorous mathematical proof verifies that the system states can converge to the origin within a finite time under the proposed adaptive NTSM controller. Both the academic example and the practical application to an active front steering system are illustrated to show that the presented adaptive NTSM controller has better control performance than the conventional sliding mode controller.     

TORA系统基于自调节滑模干扰补偿器的解耦滑模控制

针对欠驱动TORA系统,提出一种基于自调节滑模干扰补偿器的解耦滑模控制方法。所提出的控制方法无需系统不确定性上界的先验信息,对于系统不确定性具有良好的适应性。该控制方法包括设计一种自调节滑模干扰补偿器和一种新型的双幂次趋近律,所设计的自调节滑模干扰补偿器能够利用切换增益自适应算法准确逼近上界未知的系统不确定性,所提出的新型双幂次趋近律能够保证系统状态的快速趋近并抑制控制器的高频抖动。采用Lyapunov稳定性理论证明闭环控制系统的稳定性,并通过数值仿真实验验证所提出的控制方法的有效性。     

基于自适应模糊滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

针对传统滑模观测器(SMO)存在的抖振及相位延迟问题,提出一种自适应模糊滑模观测器来实现永磁同步电机(PMSM)无传感器控制.根据Lyapunov稳定性定理构建自适应模糊滑模观测器,以保证系统的稳定性.通过分析滑模增益对系统抖振的影响设计模糊控制系统,从而实现对滑模增益的动态调整,削弱抖振现象,提高系统的鲁棒性.建立反电动势观测器代替低通滤波器,避免相位延迟,从而提高系统的稳定性及准确跟踪性.仿真结果验证了所提出方法的可行性.     

基于自回归小波神经网络的感应电动机滑模反推控制

为了提高感应电动机控制的鲁棒性, 提出了一种新颖的感应电动机解耦模型. 基于感应电动机的解耦模型, 利用滑模控制和反推控制设计电动机的虚拟转矩和磁链电压控制器. 滑模开关增益的大小是造成系统抖振的关键, 采用自回归小波神经网络(Self-recurrent wavelet neural networks, SRWNN)在线估计滑模开关增益的大小可以有效降低滑模控制造成的抖振. 仿真结果表明基于SRWNN在线估计滑模开关增益的滑模反推控制方案可以有效提高感应电动机控制的鲁棒性, 同时降低了滑模控制造成的抖振.     

双起升桥吊双吊具同步协调控制

针对双起升桥式吊车双吊具同步协调运行过程中普遍存在的系统参数变化和摩擦等不确定扰动问题, 本文基于双吊具的非线性感应电机动态数学模型及其耦合动力学模型, 提出了一种时变分层增量式滑模控制和自适应补偿相结合的双吊具同步协调控制方法. 该方法首先利用时变滑模技术实现了控制器在滑模趋近阶段的鲁棒性控制, 并采用分层增量形式的滑模面设计方法简化了控制器参数选取. 然后, 采用自适应补偿技术抑制了双吊具运行中存在的不确定扰动, 同时减小了切换函数的增益值. 此外, 在切换函数设计中采用了指数趋近技术, 使滑模控制器的抖振现象明显降低. 最后, 利用Lyapunov方法证明了该方法的全局稳定性和收敛性, 并通过数值仿真和物理实验验证了该方法的有效性.     

Sliding mode control with gain adaptation—Application to an electropneumatic actuator

A novel adaptive sliding mode controller is proposed for a class of nonlinear MIMO systems with bounded uncertainties/perturbations whose bounds are unknown. The adaptation algorithm ensures that the gain is not overestimated, which leads to a reduction of chattering; furthermore, the controller ensures the establishment of a real sliding mode (which induces the practical stability of the closed-loop system). The algorithm is applied to position–pressure control of an electropneumatic actuator. The results of the experimental study are presented and confirmed the efficacy of the proposed adaptive sliding mode control.     

改进滑模模型参考自适应的PMSM无传感控制

针对MRAS（模型参考自适应）观测器对PMSM（永磁同步电机）参数变化和外部干扰敏感的缺点,设计了一种用于PMSM无传感控制的软开关滑模模型参考自适应观测器。该观测器将滑模控制与MRAS相结合,并构造了边界层可变的正弦饱和函数,以抑制由于滑模控制引起的系统抖动,增强系统鲁棒性。同时引入sigmoid函数,以提高滑模软切换速度控制器的稳定性。实验仿真结果表明,软开关滑模模型参考自适应控制不仅可以实现边界层内的快速收敛、弱化抖动,而且跟踪能力强。