基于分数阶滑模观测器的PMSM分数阶积分滑模控制（英文）

针对永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor, PMSM)运行过程中内部参数变化和外部负载扰动影响控制性能的问题,提出了一种基于分数阶滑模观测器的PMSM分数阶积分滑模控制(Fractional order integral sliding mode control, FOISMC)策略。基于FOISMC技术,设计了分数阶积分滑模转速调节器,给出了能保证系统全局鲁棒性的全程积分滑模面设计方法。基于分数阶理论和滑模控制理论构造了分数阶滑模观测器,实现了对速度和转子位置角的高精度估计。利用滑模负载观测器对负载转矩进行了实时观测,并将观测到的负载转矩传递到转速控制器中,提高了系统抗负载扰动的能力。仿真实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

模糊分数阶滑模控制的BLDCM控制系统

针对整数阶滑模控制在无刷直流电机系统中容易引起的抖振现象,以及无刷直流电机系统的非线性、实时性,设计一种模糊分数阶滑模控制器。在整数阶滑模控制器的基础上,在滑模切换函数中加入分数阶微积分算子,结合系统二阶状态方程和指数趋近律,设计了分数阶滑模控制器,并且通过Lyapunov稳定性原理和分数阶微积分理论证明了系统的稳定性。仿真及试验的结果表明,对比传统的整数阶滑模控制,所提方法可以有效减弱无刷直流电机系统的抖振,具有更好的动静态控制性能。     

IPMSM非奇异快速终端滑模无速度传感器转矩控制

为了提高轨道交通用内置式永磁同步电动机转矩控制性能,构建了非奇异快速终端滑模观测器观测等效反电动势,采用分数阶锁相环实现速度和位置的辨识,基于有效磁链实现了转矩控制。首先,采用等效反电动势的概念建立了内置式永磁同步电动机的模型,此模型和表贴式永磁同步电机等效;其次,在α-β静止坐标系构建了非奇异快速终端滑模观测器(NFTSMO),应用滑模等值原理观测内置式永磁同步电动机的等效反电动势,利用分数阶锁相环(FO-SPLL)实现了转子速度和位置的辨识,并观测有效磁链和负载转矩,构成转矩闭环控制。最后,通过仿真和RT-Lab硬件在环实验验证了所提出方法的正确性和有效性。     

模糊分数阶滑模控制在PMSM伺服系统中研究与应用

针对整数阶滑模控制器容易引起永磁同步电机抖振的问题,利用分数阶系统具有能量传递缓慢及逐渐收敛的原理,设计一种分数阶滑模控制器来减弱永磁同步电机抖振及提高电机性能指标.再利用Lyapunov稳定性理论和分数阶微积分理论证明这种分数阶滑模控制器的稳定性.利用模糊算法实现了滑模切换项和分数阶阶次的在线自适应调节.仿真及试验结论证明,所提方法可以有效减弱永磁同步电机系统的抖振,缩短调节时间,并具有较强的鲁棒性.     

基于滑模变结构的穿梭车牵引控制器设计与仿真

设计提出了一种基于滑模控制的新型穿梭车牵引系统控制器模型.外环采用PI控制器实现速度调节,内环采用滑模控制器实现转矩调节,状态观测器对负载转矩进行间接测量用以实现转矩补偿.滑模控制器的设计采用了指数趋近律和线性切换函数,在加速了趋近运动的同时简化了控制算法.仿真实验表明,引入了带有负载转矩补偿功能的滑模转矩控制器使系统抵抗大范围负载扰动的能力有了显著提升.     

交流伺服系统分数阶PID改进型自抗扰控制

针对采用永磁同步电机驱动的火箭炮交流伺服系统存在摩擦、惯性力矩、变负载及不同工况下内外扰动等复杂非线性问题,考虑到自抗扰控制(ADRC)抗内外干扰能力强和分数阶PID控制动态性能好,设计了一种分数阶PID改进型自抗扰控制器(FOPID-IADRC)。为了取得良好的动态性能和减少参数计算量,采用分数阶PID控制器取代非线性状态误差反馈器;引入粒子群优化算法,对FOPID控制器的5个控制参数进行实时在线自整定。仿真和半实物台架实验结果表明：该控制策略能够有效抑制位置扰动,具有良好的动态性能和较强的抗干扰能力。     

干式离合器台架执行机构模糊滑模控制

基于五速干式DCT,搭建了干式离合器台架执行机构,考虑其非线性时变特征,设计了滑模变结构控制器,并利用模糊控制器实时补偿负载转矩同时调整滑模趋近律参数,以提高控制精度同时削弱滑模变结构控制稳态的抖振现象。结合双离合器式自动变速器(DCT)的起步与换挡过程,进行了硬件在环仿真试验。     

一类分数阶混沌系统的滑模控制

通过构造分数阶滑模曲面,对一类分数阶混沌系统进行了滑模控制研究。利用预估-校正算法编制MATLAB仿真程序,对分数阶Liu系统、分数阶Chen系统、分数阶Lorenz系统以及分数阶金融系统的仿真实验表明所设计的滑模控制器能使该类分数阶混沌系统在其平衡点处渐近稳定。     

基于分数阶微积分的机械臂迭代滑模控制策略研究

为提高工业机械臂的控制性能,将分数阶微积分理论与迭代学习控制及滑模控制相结合,提出一种有效的分数阶迭代滑模控制策略.在控制器的设计过程中,分别采用分数阶趋近律与分数阶滑模控制律两种方法将分数阶微积分引入到迭代滑模控制中,提出分数阶迭代滑模控制策略.并使用李雅普诺夫理论分析系统的稳定性.然后以一个两关节机械臂为例,通过MATLAB仿真对所提出的控制策略进行了验证.实验表明:分数阶迭代滑模控制策略可以有效提高关节的跟踪速度和跟踪精度,减小跟踪误差,具有较强的鲁棒性,并有效地抑制了滑模控制的抖振现象.     

基于分数阶微积分的机械臂迭代滑模控制策略研究

为提高工业机械臂的控制性能,将分数阶微积分理论与迭代学习控制及滑模控制相结合,提出一种有效的分数阶迭代滑模控制策略.在控制器的设计过程中,分别采用分数阶趋近律与分数阶滑模控制律两种方法将分数阶微积分引入到迭代滑模控制中,提出分数阶迭代滑模控制策略.并使用李雅普诺夫理论分析系统的稳定性.然后以一个两关节机械臂为例,通过MATLAB仿真对所提出的控制策略进行了验证.实验表明:分数阶迭代滑模控制策略可以有效提高关节的跟踪速度和跟踪精度,减小跟踪误差,具有较强的鲁棒性,并有效地抑制了滑模控制的抖振现象.     

四旋翼飞行器的自适应鲁棒滑模控制器设计

针对四旋翼欠驱动系统的姿态控制问题,提出一种自适应鲁棒滑模控制方法。对四旋翼系统实现了双环控制,内环为姿态控制,外环为位置控制。根据牛顿-欧拉方程建立了四旋翼系统的动力学模型,针对系统中的外部扰动和参数摄动等不确定性因素,设计了基于Lyapunov稳定控制算法,内环使用自适应鲁棒滑模控制;外环使用鲁棒控制。仿真和实验表明所提控制策略对外界扰动和模型的不确定性具有较强的鲁棒性。     

A new fractional-order sliding mode controller via a nonlinear disturbance observer for a class of dynamical systems with mismatched disturbances

This paper investigates the stabilization and disturbance rejection for a class of fractional-order nonlinear dynamical systems with mismatched disturbances. To fulfill this purpose a new fractional-order sliding mode control (FOSMC) based on a nonlinear disturbance observer is proposed. In order to design the suitable fractional-order sliding mode controller, a proper switching surface is introduced. Afterward, by using the sliding mode theory and Lyapunov stability theory, a robust fractional-order control law via a nonlinear disturbance observer is proposed to assure the existence of the sliding motion in finite time. The proposed fractional-order sliding mode controller exposes better control performance, ensures fast and robust stability of the closed-loop system, eliminates the disturbances and diminishes the chattering problem. Finally, the effectiveness of the proposed fractional-order controller is depicted via numerical simulation results of practical example and is compared with some other controllers.     

Anti-disturbance speed control of low-speed high-torque PMSM based on second-order non-singular terminal sliding mode load observer

This paper presents an anti-disturbance speed control of low-speed high-torque permanent magnet synchronous motor (PMSM) based on the second-order non-singular terminal sliding mode load observer. According to the coordinate transformation theory, the mathematical model of PMSM is established. Subsequently, the second-order non-singular terminal sliding mode observer (SNTSMO) is designed to observe the changes of load disturbance in the PMSM system. The SNTSMO combines the advantages of both high-order sliding mode and non-singular terminal sliding mode to achieve the fast convergence and no chattering. Next, the sliding mode controller (SMC) is designed to achieve speed loop control of PMSM. Then, the anti-disturbance compound speed controller is established on the basis of SMC and SNTSMO, wherein the feed-forward compensation is used to reduce the disturbance from the load. Finally, the numerical simulations and experiments are presented according to the schematic diagram of the designed compound speed controller of PMSM. The results demonstrate that the designed SNTSMO can precisely estimate the load disturbance and suppress the effects of buffeting in the traditional sliding mode observer (SMO). Additionally, the designed compound speed controller of PMSM can achieve smooth speed control in the presence of load disturbance, achieve the purpose of anti-disturbance speed control and further improve the robustness of the control system.     

基于负载观测器的直线开关磁阻电机滑模位置控制

基于负载观测器补偿的滑模变结构控制算法,设计了一个直线开关磁阻电机位置控制器。论文对该位置控制系统进行了仿真分析和实验验证,结果表明,采用负载观测器补偿后的滑模控制算法实现直线开关磁阻电机的位置控制比传统的PD控制和传统的滑模控制具有更好的控制性能。     

永磁同步电机的模糊滑模控制

为了实现高性能永磁同步电动机伺服系统快速而精确的位置跟踪控制,在滑模控制策略中引入模糊控制算法,设计了基于模糊规则的滑模控制器;并通过理论分析和控制仿真,证实了模糊滑模控制很好地解决了抖振问题,对参数变化和负载扰动具有很好的鲁棒性,永磁同步电机可获得很好的位置跟踪效果。     

Buck 变换器导通模式转换滑模 PI 混合控制策略

为了满足Buck变换器由待机或轻载向较大负载状态快速转换的需求,基于对传统平均电流控制Buck变换器的动态性能分析,提出了一种改进的适用于断续导通模式/连续导通模式过程的滑模PI混合控制策略。该策略电压外环依据系统状态和导通模式分别采用PI控制器和滑模控制器,其中稳态工况应用PI控制器,负载增大动态工况根据导通模式转换为滑模控制器,并通过统一校正的平均电感电流实现导通模式的准确判断。该混合控制策略可以有效结合PI控制与滑模控制各自的稳态与动态性能优势。仿真和实验结果表明,相比于传统平均电流控制,本策略动态响应时间缩短约65%,电压跌落减小35%以上。     

Sliding mode controller with modified sliding function for DC-DC Buck Converter

This article presents design of Sliding Mode Controller with proportional integral type sliding function for DC-DC Buck Converter for the controlled power supply. The converter with conventional sliding mode controller results in a steady state error in load voltage. The proposed modified sliding function improves the steady state and dynamic performance of the Convertor and facilitates better choices of controller tuning parameters. The conditions for existence of sliding modes for proposed control scheme are derived. The stability of the closed loop system with proposed sliding mode control is proved and improvement in steady state performance is exemplified. The idea of adaptive tuning for the proposed controller to compensate load variations is outlined. The comparative study of conventional and proposed control strategy is presented. The efficacy of the proposed strategy is endowed by the simulation and experimental results.     

仅利用位置测量信息的机械手鲁棒滑模跟踪控制

针对机械手的鲁棒控制问题 ,提出了一种仅利用位置测量信息的机械手鲁棒滑模跟踪控制器设计方案。通过引入滑模观测器 ,避免了对关节角速度信号的测量 ,该控制器不仅能保证闭环系统所有信号全局有界 ,且能使跟踪误差以指数速度收敛到零的小邻域内。计算机仿真验证了该控制方案的可行性和有效性