无刷直流电动机最优积分滑模控制器设计

针对无刷直流电动机易受外界扰动及参数摄动等不确定因素的影响,提出一种最优积分滑模控制器(Optimal Integral Sliding Mode Controller, OISMC)的设计方法.首先运用线性二次型最优控制理论求得标称系统的最优控制律,进而构造一种最优积分滑模面,使得初始条件就位于滑模面上;整个动态过程对于不确定性因素具有完全鲁棒性,且理想滑动运动对于给定的二次型性能指标具有最优值.将该方法应用于无刷直流电动机的转速控制,并与最优控制进行了比较,结果表明在电动机负载发生变化及系统参数摄动时,最优积分滑模控制响应快、抗干扰能力好, 表现出很好的鲁棒性.     

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。     

永磁直线同步电机的智能互补滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统的位置跟踪精度问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的智能互补滑模控制(ICSMC)方法。建立了包含端部效应、参数变化、外部扰动及非线性摩擦等不确定性因素的PMLSM动态方程。设计了互补滑模控制器,采用广义滑模面和互补滑模面相结合的设计,降低了系统跟踪误差,提高了系统响应速度,并削弱了抖振现象;利用RBF神经网络直接对系统存在的不确定性进行估计,在线调整RBF网络参数以改善系统动态性能,提高系统鲁棒性,并用李雅普诺夫定理保证系统闭环稳定性。通过分析系统实验结果,验证了所提出的控制方法有效降低了系统跟踪误差,并使系统具有良好的动态性能和鲁棒性能。     

基于扰动补偿的Boost动态滑模控制器设计

以Boost变换器的大扰动控制为研究对象,针对基于储能函数模型的Boost滑模控制器,在输入电压和负载大扰动时输出存在静态误差的现象,设计一种基于扰动补偿的强鲁棒性动态滑模控制器,根据输入电压和负载的变化方向和变化量进行动态调整储能函数滑模面,提出采用保形分段三次插值方法实现能量补偿,使得调整后的滑模面能够自适应大扰动下的Boost变换器控制需求,并提出将动态滑模面与指数趋近律相结合,使得Boost变换器在有限时间消除静态误差。最后利用Matlab/Simulink进行系统仿真验证,仿真结果表明：采用本文控制方法的系统具有较好的动态响应调节特性和稳态误差调节特性,仿真结果与理论分析吻合。     

双Buck逆变器的双环滑模控制策略

针对传统电压电流双环控制下双Buck逆变器电压调整率和动态性能的问题,提出一种基于滑模控制的双环控制策略,其中电感电流参考量是输出电压误差经PI调节后得到的。选取电感电流误差、输出电压误差及其动态误差作为3个状态变量,以此建立滑模面函数,并对滑模控制器进行了设计。仿真和实验结果表明采用双环滑模控制的双Buck逆变器稳态精度高、谐波畸变率小、带负载能力强,相较于传统的双环控制,双环滑模控制具有更好的鲁棒性和动态性能。     

基于积分型滑模面的无刷直流电机滑模调速控制算法

针对无刷直流电机负载运行时稳态转速跟踪误差大,转矩脉动明显的问题,提出了基于积分型滑模面设计的一种滑模控制算法,搭建了速度调节采用滑模控制,电流调节利用PI控制的调速控制系统仿真模型,并进行仿真实验研究。仿真实验结果表明,与PI控制算法和模糊PI控制算法的控制系统相比,该系统动态响应快速,负载运行时跟踪转速误差小,转矩脉动不明显,电机参数变化影响小,系统鲁棒性强。     

永磁同步电动机的积分分离时变滑模调速控制

为改善永磁同步电动机动、静态性能,提高系统鲁棒性,设计了一种新的调速控制系统——积分分离时变滑模调速控制系统。在滑模面的设计中引入误差信号的积分项,不仅保证了系统全局控制的精确性,而且提高了滑模面的收敛速度。仿真试验结果表明,该滑模控制方法能够精确控制转速,与常规的PI控制方法相比,显著提高了系统的动、静态响应性能和抗干扰能力以及鲁棒性。     

开关磁阻电机连续滑模调速控制与仿真

通过对滑模系统和李雅普诺夫定理的综合,设计了一种新连续滑模控制方法.该控制方法不仅具有滑模控制的不变性优点,同时避免了抖振.并着重研究了连续滑模控制技术在开关磁阻电动机调速系统中的具体应用,给出了控制框图.仿真结果表明,开关磁阻电机连续滑模控制方法简单,动态响应速度快,有较强的鲁棒性.     

交流伺服系统滑模控制器的动态设计

文章提出了一种适用于交流伺服系统的鲁棒滑模控制器的动态设计方法。该方法将线形控制理论中的动态设计方法与滑模控制有机地结合起来,形成了一套完善、系统的滑模控制器的设计方法。实验证明,这种设计方法可保证伺服系统具有无抖动、无静差、响应快且鲁棒性好,是一种很实用的工程控制方法。     

电动负载模拟器的滑模自适应控制器设计

针对减小电动负载模拟器多余力矩以及适应电机参数时变特性,设计了基于改进模糊趋近律的自适应滑模控制器。首先,根据系统输出与输出的偏差量设计了滑模面;其次,采用模糊策略,动态调整系统的趋近速度,当系统远离滑模面时,加快趋近速度,改善动态品质;当系统接近滑模面时,降低趋近速度,消除抖振,同时提出采用变隶属度函数的方法,改进了传统的模糊趋近律,提高系统在滑模面附近的控制灵敏度;最后,针对多余力矩和系统不确定部分,采用自适应的方法,逼近其上界,实现完全补偿。通过定义Lyapunov函数证明了该控制方法能够保证系统的全局稳定性。仿真实验表明,该控制方法有效地抑制了抖振和多余力矩,增强了系统的鲁棒性,提高了系统的自适应能力。     

The Sliding-Mode Control Based on a Novel Reaching Technique for Permanent Magnet Synchronous Motors

Abstract

In order to improve the robustness, disturbance rejection and dynamic response performance of permanent magnet synchronous motor (PMSM) speed servo system, a novel sliding mode control (NSMC) strategy is adopted to replace the traditional proportion integral (PI) regulator in the design of speed controller. The mathematical model of PMSM is analyzed and a sliding mode controller based on a novel reaching technique is proposed. The integral of speed error is introduced into sliding mode surface to avoid the requirements of acceleration signal and reduced the steady-state error of the system. Meanwhile, a variable speed reaching method is imported to make the approaching speed correlate with the change of system state |s|, so as to improve the dynamic quality. In addition, the sigmoid function is used to replace the sign function in the conventional SMC, which further reduces chattering phenomena. Simulation and experimental results show that the proposed NSMC method based on the new reaching technique can realize precise speed control. Compared with the conventional PI and SMC control, this method not only achieves a fastest and best response speed, but also has a strongest robustness of resisting the external disturbance.     

基于滑模观测器估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略

针对高精度伺服调速系统的永磁同步电机(PMSM)响应速度慢、转速跟踪性能差和转矩脉动大等问题,提出一种基于滑模观测器(SMO)估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略。首先,在永磁同步电机矢量控制基础上设计以滑模观测器转速估计误差实时分配转速PI控制和滑模控制(SMC)的复合控制策略; 其次,利用滑模观测器转速、转角估计误差设计转角速度补偿调节器对转速实时补偿,由此进行误差的转速补偿控制。最后,结果表明基于滑模观测器估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略相较于PI控制和滑模控制具有较小的超调量、良好的平稳性和较强的抗扰能力等优点     

基于积分时变滑模控制的永磁同步电机调速系统

针对永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统,设计了一种积分时变滑模变结构的速度环控制器,解决了传统PID控制器鲁棒性差、系统抗扰能力弱和动态响应性能不佳的问题。在滑模面的设计中引入误差信号的积分项,避免控制量中对加速度信号的要求,增强系统的抗干扰能力;同时引入时变项,在保证系统全局稳定的前提下提高了滑模面的收敛速度。在基于DSP的PMSM实验平台上进行实验,结果表明,所提出的积分时变滑模控制方法能够实现精确的速度控制,与传统的PID控制方法相比,能够更好、更快地跟踪给定速度信号。     

永磁同步直线电动机的自适应模糊滑模控制

将永磁同步直线电动机应用于驱动精密定位平台时,由于直线电动机存在端部效应引起的推力波动、动子磁链非正弦性、摩擦非线性等都将使精密定位平台伺服系统性能变坏。因此,必须采用鲁棒性强的控制策略来抑制这些扰动。提出了一种针对永磁同步直线电动机的自适应模糊滑模控制算法,具有快速性和稳定性,对参数不确定、参数变化和外部扰动具有不变性。该算法由位移、速度、位移误差和速度误差的积分建立了滑模面,建立特定的自适应律,应用模糊系统逼近滑模控制器的输出,最后应用一个切换控制函数来补偿滑模控制器的输出误差。经仿真结果验证,该控制算法能明显地改善永磁同步直线电动机的位移输出精度和速度跟踪性能,具有较好的快速响应性和鲁棒性。     

一种伺服电动机混合速度控制器的设计

设计了一个由滑模控制器和神经模糊控制器组成的伺服电动机混合速度控制器.为了得到一个既能削弱抖振现象又能得到快速、光滑动态响应的伺服电动机速度控制系统,应用误差带方法,系统用滑模控制在瞬态阶段得到快速动态响应,用神经模糊控制在稳态阶段得到光滑动态响应.分别用滑模控制和混合控制对系统进行了仿真和实验,验证所设计控制器的性能,并对结果进行了详细对比.     

永磁同步电机的改进指数趋近律控制策略

为了改善使用PI控制算法和指数滑模控制（SMC）算法的永磁同步电机（PMSM）速度控制系统的鲁棒性差和突加负载转矩恢复较慢的问题,设计了一种改进趋近律SMC算法,并将该方法用在PMSM调速系统的速度控制器上。为了验证所提出的改进趋近律SMC算法的可行性,使用MATLAB/Simulink对PMSM双闭环调速系统仿真建模,并对比了传统的指数趋近律SMC算法、PI控制算法。结果表明设计的改进趋近律滑模速度控制器具有较好的鲁棒性和抗负载扰动性。     

五相磁通切换永磁电机滑模控制

针对传统五相磁通切换永磁电机控制方法的不足,提出一种新颖的小波滑模控制算法,在分析五相磁通切换永磁的工作原理和数学模型基础上,以五相电机转子速度和负载转矩为观测对象,以速度误差为基本变量,设计具有积分和小波运算功能的滑模面,利用小波多尺度因子和指数趋近律调节滑模切换过程,减少滑模抖振,给出了q轴电流的控制律,同时为抑制五相磁通切换永磁电机定位力矩的不利影响,设计注入补偿电流方法,减少了转速和转矩脉振。仿真和实验结果表明所提出的滑模控制方法可以提高五相电机系统的稳定性和动态性能,提高对负载转矩变化的鲁棒性。     

永磁同步电机干扰观测复合滑模控制技术

为了提高在永磁同步电机（PMSM）转速环控制中的滑模控制(SMC)的全局收敛性,提出了一种复合SMC策略,综合了线性滑模面和非奇异终端滑模面的特点,组成新的滑模面,提高了SMC在不同运动阶段的收敛性。在此基础上对传统的幂次趋近律做出改进,改善了SMC在稳态时刻的收敛速度降低的问题。同时,使用基于SMC规律的干扰观测器来观测系统中的未建模动态和未知干扰,对设计的SMC进行补偿,降低SMC对于控制器高增益的依赖性,从而有效改善控制器在稳态时刻因滑模高增益而产生的抖振,提高SMC的控制性能。最后,通过仿真和试验证明控制方法的有效性和可行性。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰无源控制

针对传统永磁同步电机滑模控制存在的抖振以及系统抗扰动鲁棒性差问题,提出一种基于扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰无源控制方法。转速外环设计自适应滑模控制器,采用扩张状态观测器对系统干扰项进行观测,用其进行前馈补偿。电流内环将无源控制与自抗扰控制相融合,得到d-q旋转坐标系下的电压给定。新型控制方法可有效抑制系统抖振,增强系统鲁棒性。试验结果验证了所提控制方法的有效性和实用性。