基于模糊滑模控制理论的SSSC控制器的研究

提出了一种静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Compensator,SSSC)的模糊滑模控制器设计方法,控制目标是阻尼系统功率振荡。建立装有SSSC的单机系统数学模型,采用状态反馈精确线性化方法,将非线性的数学模型转化成线性的形式,运用分散滑模控制理论和模糊控制理论进行SSSC模糊滑模控制器的设计。对含有SSSC的单机无穷大系统进行三相短路故障仿真,仿真结果表明本文设计的模糊滑模控制器能快速有效地阻尼系统功率振荡。     

基于逆系统理论的飞机自动着陆控制系统仿真分析

飞机自动着陆系统是现代飞行控制系统的重要组成部分。为解决飞机的精确定位问题,本文采用非线性逆系统方法对飞机自动着陆系统进行控制。通过状态变换输出与输人间的线性关系使飞机原非线性方程反馈线性化,使原非线性系统解耦为一个一阶和一个二阶线性系统,并设计了神经网络控制器。仿真研究结果表明,基于非线性逆系统的神经网络滑模控制器方法能较好实现飞机自动着陆系统的有效独立控制。     

分数阶滑模控制策略提高电力系统暂态稳定性研究

电力系统暂态稳定是电力系统遭受大干扰能够恢复稳定运行的能力,是电力系统安全稳定运行的重要基础。电力系统是一个高度复杂的、强耦合的非线性系统,PSS作为线性控制策略不能够有效抑制大扰动。基于滑模控制,分数阶微积分和有限时间稳定,提出了分数阶滑模控制策略来提高电力系统暂态稳定,使系统能够在有限时间内恢复稳定运行。首先,通过输入输出线性化方法解耦非线性电力系统。然后,提出分数阶滑模控制器并给出其设计和证明过程。同时,给出电力系统在所提出的控制策略性下的收敛时间。最后,在3机9节点电力系统中应用分数阶滑模控制器调节发电机的励磁提高电力系统的暂态稳定,验证了所提出的分数阶滑模控制器的有效性和优越性。     

电动汽车混合储能系统的自适应滑模控制

针对电动汽车蓄电池/超级电容混合储能系统,提出一种自适应积分滑模控制方案.基于两个储能模块和各自所连接的变换器,推导了混合储能系统的平均状态模型.在控制器的设计过程中,结合投影算子,设计了自适应律来估计系统模型中的未知参数.构造积分滑模面,设计了积分滑模控制方法来实现控制目标的跟踪.运用Lyapunov稳定性理论对整个闭环控制系统进行分析,结果表明系统是渐进稳定的.最后搭建了MATLAB仿真平台,模拟电动汽车各个行驶工况,验证了所设计控制方案的有效性.     

七阶混沌振荡电力系统的自耦PD控制

为了抑制七阶电力系统中的混沌振荡,根据自耦PID控制理论提出了一种简单的混沌控制方法。该方法首先将七阶混沌系统控制问题分解为三个严格反馈子系统的控制问题,然后将每个子系统已知和未知动态分别定义为一个总扰动,进而将三个子系统等价映射为一个三阶线性扰动系统和两个二阶线性扰动系统。据此分别构建了在总扰动反相激励下的三个受控误差系统。根据自耦PID控制理论,分别设计了一个扩展自耦PD控制器和两个自耦PD控制器。最后分析了每个子系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性。仿真结果验证了所提控制方法的有效性,每个状态变量均能由混沌振荡状态恢复到稳定运行状态,且控制信号光滑。因此该方法在电力混沌振荡控制系统领域具有良好的实际应用前景。     

柔性机械臂的一种组合控制

在柔性机械臂轨迹控制中,要实现定位目标的同时必须消除柔性振动,利用奇异摄动方法将柔性臂系统分解为慢变和快变两个降阶子系统,并对慢变和快变子系统分别采用滑模控制方法和H∞控制方法设计了控制器。采用Matlab进行的仿真结果表明,所设计的组合控制器是有效的。控制性能稳定。     

考虑机端电压限制的多重非线性变结构励磁控制

针对电力系统暂态过程的非线性特性,设计了一种考虑电压限制的多重非线性变结构励磁控制器,根据控制目标将控制器分2层设计。下层控制器由稳定控制和电压限制控制组成。稳定控制通过计算系统的暂态能量函数,得到稳定流形作为切换面,然后设计相应的变结构非线性励磁控制律,将系统限制在所设计的稳定流形上,以稳定系统;电压限制控制则利用零动态原理,使电压回复到限制区内。上层控制器通过适当的切换律,将下层控制器进行切换,在稳定系统和限制机端电压之间进行协调。在设计时考虑了系统参数不确定性,从而控制律具有一定的鲁棒性。稳定控制设计中未使用任何线性化方法,因而控制律对系统的非线性特性完全适应。实验结果表明所设计的控制器在稳定系统的同时,有效的限制了机端电压。     

永磁同步电机的神经网络逆动态解耦控制

永磁同步电机是一个非线性、强耦合系统，应用神经网络逆系统方法对永磁同步电机进行动态解耦控制研究。通过对永磁同步电机的数学模型可逆性分析，得出解析逆系统，由解析逆系统与永磁同步电机原系统复合成两个伪线性子系统来构造神经网络逆系统，使永磁同步电机动态解耦成二阶线性转速子系统和一阶线性磁链子系统，并采用鲁棒伺服控制器对伪线性子系统进行线性闭环控制器的设计，实现永磁同步电机转速和定子磁链的动态解耦，仿真表明系统具有良好的动静态性能。     

基于模糊滑模变结构控制的直线伺服系统研究

直线伺服系统是一个复杂的非线性时变系统,采用滑模变结构控制器对动子磁链和推力脉动造成的误差有较强的鲁棒性。然而滑模控制中存在抖振及响应速度慢的问题,针对此问题设计了一种模糊滑模变结构控制器。此控制器在趋近运动段采用指数趋近律,可以使系统快速到达切换面,在滑模运动段采用模糊控制实现滑模的切换控制,并利用Matlab进行仿真。仿真结果表明,与传统的滑模变结构控制相比,本算法可使系统有效地削弱滑模切换控制所产生的抖振,加快系统的响应速度。     

永磁同步电机模糊变阶次分数阶滑模控制研究

分数阶滑模控制在永磁同步电机(PMSM)中的应用得到广泛研究,但目前该类方法中分数阶次大多为常数。为了进一步提高分数阶滑模控制器的全局控制性能,提出一种新的模糊变阶次分数阶滑模控制方法。首先基于PMSM的数学模型设计了变阶次分数阶滑模速度控制器;然后通过分析不同阶次时分数阶滑模控制器的性能,获得了最优阶次的变化规律;最后构建了以速度误差为输入、阶次为输出的模糊推理规则,并设计了模糊变阶次分数阶滑模控制器。仿真结果证明所提方法在控制性能上优于常数阶次分数阶滑模控制方法。     

Single-input fuzzy-like moving sliding surface approach to the sliding mode control

A new approach to the sliding mode control of second-order nonlinear systems is introduced in continuous-time. A single-input fuzzy logic controller is used to continuously compute the slope of the sliding surface, with the result that the sliding surface is rotated in such a direction that tracking performance of the system under control is improved. The proposed fuzzy moving sliding surface approach with a one-dimensional rule base (FMSS-1D) reduces huge number of linguistic fuzzy rules significantly. However, it is shown that the input/output relation of the single-input fuzzy rule base is very close to the input/output relation of a straight line. Therefore, a single-input fuzzy-like moving sliding surface (FLMSS) approach using an approximate line function is then proposed. It is shown that the proposed control approaches have better tracking performance than the conventional sliding mode control with fixed sliding surface. The proposed moving sliding surface approaches are applied to balance an inverted pendulum on a cart. Computer simulations are presented to show the effectiveness of the proposed methods and to make a quantitative comparison with the classical sliding-mode controller with fixed sliding surface method existing in literature.     

Field-programmable Gate Array Based Fuzzy Sliding-mode Controller for a Permanent Magnet Synchronous Motor Drive

Abstract—In this article, a field-programmable gate array based fuzzy sliding-mode controller is proposed to control a permanent magnet synchronous motor drive. First, the dynamics of a permanent magnet synchronous motor is derived, and the vector control scheme is introduced in the current loop. Next, to improve the performance of the permanent magnet synchronous motor drive, a fuzzy sliding-mode controller with an integral-operation switching surface is proposed and applied to the speed loop, in which a fuzzy inference mechanism is adopted to generate the reaching control signal. Further, an integrated hardware design method is developed to implement the field-oriented vector current controller and the proposed fuzzy sliding-mode speed controller on a single field programmable gate array chip. Finally, a prototyping platform based on an Altera field-programmable gate array is established to evaluate the ability of the proposed fully integrated solution in terms of control quality and time/area performances. The preferable performance of the proposed field-programmable gate array-based fuzzy sliding-mode control approach for permanent magnet synchronous motor drive is verified by the experimental results compared with the conventional proportional-integral control and sliding mode control schemes.     

坦克炮控系统自适应模糊滑模控制方法

针对坦克炮控系统这一类非线性和不确定性的复杂对象控制问题,提出一种自适应模糊滑模控制方法.采用滑模控制与模糊逻辑相结合的方法,滑模开关函数的绝对值作为输入组成一维模糊逻辑推理器,它的输出用以在线调整一维模糊控制器的输出增益,依据Lyapunov稳定定理获得最终的控制量.系统中的滑模控制器保证了系统的快速跟踪性能;而模糊控制器抑制了闭环系统的各种扰动,在不牺牲系统鲁棒性的同时达到削弱抖振的目的.从理论上证明了系统的稳定性,并且通过仿真验证了该结果.仿真结果表明,该设计方法大大优于经典设计,而且结构简单,易于设计,为炮控系统实际设计提供了一种可行的方法.     

基于T-S模糊模型的鲁棒自适应滑模控制

针对一类具有时滞的非线性连续时间系统,基于T—S模糊模型,考虑系统的外界干扰和建模误差不存在的理想情况,并利用滑模控制理论和LMI方法,设计了滑模控制器;考虑系统的外界干扰和建模误差存在的情况,采用神经网络逼近建模误差,引入自适应控制鲁棒项,设计了自适应滑模控制器,根据Lyaponuv稳定性理论,证明了系统状态渐近稳定。仿真示例表明了所提方法的有效性。     

一类不确定非线性系统的自适应模糊滑模控制

针对一类不确定非线性系统自适应模糊控制中,为了保证系统稳定性而附加监督控制问题,根据滑模控制原理并利用模糊系统的逼近能力,提出了一种Ⅰ型间接自适应模糊滑模控制方法。该方法取消了监督控制,用滑模控制器增加了逼近误差的自适应补偿,李雅普诺夫稳定性理论分析证明,控制系统全局稳定且跟踪误差收敛到零。将这种控制器应用到过程控制的典型对象液位控制中,仿真结果表明了该控制器的有效性和可行性。     

一类非仿射非线性系统的自适应模糊控制

为了讨论一类非仿射非线性系统自适应模糊控制问题,利用有关隐函数定理和泰勒公式,将系统由非仿射型转变为仿射型,基于滑模控制原理,并运用模糊逻辑系统对未知函数进行在线逼近,提出了一种具有监督器的自适应模糊控制方法。该方法在考虑到外界干扰的情况下,通过监督控制器保证闭环系统所有信号有界,通过引入最优逼近误差的自适应补偿项来消除建模误差的影响。通过Lyapunov方法,证明了跟踪误差收敛到零,仿真结果表明了该方法的有效性。     

A combined backstepping and dynamic surface control to adaptive fuzzy state‐feedback control

This paper studies an adaptive fuzzy dynamic surface control for a class of nonlinear systems with fuzzy dead zone, unmodeled dynamics, dynamical disturbances, and unknown control gain functions. The unknown system functions are approximated by the Takagi‐Sugeno–type fuzzy logic systems. There are 3 main features for the presented systematic design scheme. First, by adopting an integrated method, a novel adaptive fuzzy controller is constructed for the nonlinear system with fuzzy dead zone. Second, only 3 online learning parameters need to be tuned, which significantly reduces the computation burden. Third, the possible controller singularity problem in some of the existing adaptive control methods with feedback linearization techniques can be avoided. On the basis of the backstepping technique and dynamic surface control, all the signals of the closed‐loop system are guaranteed to be semiglobally uniformly ultimately bounded. Finally, 2 simulation examples are provided to illustrate the effectiveness of the proposed scheme.     

Comparative evaluation of sliding mode fuzzy controller and PID controller for a boost converter

Nonlinear controllers such as fuzzy controllers and sliding mode controllers have been applied to boost converters because of their nonlinear properties. Although both fuzzy and sliding mode controllers have desirable characteristics, they have disadvantages in practice when applied individually. A sliding mode fuzzy controller is proposed to control boost converters. The sliding mode fuzzy controller combines the advantages of both fuzzy controllers and sliding mode controllers. It also has advantages of its own that are well suited for digital control design and implementation. A sliding mode fuzzy controller is designed and verified with experimental results using a prototype boost converter with a DSP-based digital controller. Experimental results of the boost converter using sliding mode fuzzy control are evaluated in comparison with experimental results using a linear PID and PI controller. The comparison indicates that the sliding mode fuzzy controller is able to obtain the desired transient response under varying operating points without chattering. The startup response using sliding mode fuzzy control is superior to the response using PID and PI control, while the load transient response shows no obvious advantage.     

自适应模糊滑模控制在伺服电动机系统中的应用

设计了一种带积分滑模面的自适应模糊滑模控制系统,并将其应用于伺服电动机的位置和速度控制系统中.自适应模糊滑模控制系统是由模糊控制和hitting控制组成的,在模糊控制设计中,用模糊控制器来模拟反馈线性化控制律;在hitting控制设计中,用hitting控制器来补偿反馈线性化控制律和模糊控制器之间的误差.调节算法是从Lyapunov稳定性理论得到的,从而可以保证系统的稳定性.而且为缓解对近似误差界的需要,提出了一种误差估计机制来实时观测近似误差界.仿真结果证明了所设计的系统可以得到令人满意的跟踪性能,而且对参数变化和外部负载扰动具有鲁棒性.