单相电压源逆变器离散积分滑模控制仿真研究

本文将电感电流和输出电压瞬时值双环控制策略用于单相全桥逆变器设计中。电压环采用了离散积分滑模控制用来提高系统的动态响应和减小负载扰动的影响。参考电感电流根据输出电压的跟踪误差经过滑模控制器调节得到。电流环采用PI控制器对电感电流进行调节。文章在建模的基础上对系统进行了仿真分析,仿真结果证明系统有良好的动静态性能,该控制方法是可行的。     

一种电镀电源的自适应PWM滑模控制方法

为了改善输入电压扰动和负载扰动对高频开关型电镀电源输出电压的影响,提高系统的鲁棒性。针对全桥变换器提出了一种自适应PWM滑模控制策略,分析了滑模面的设计方法,推导了自适应PWM滑模控制律。通过对输入电压的前馈控制,提高了系统对输入电压扰动的鲁棒性;同时通过观测器得到负载的观测值,并对负载观测值进行反馈控制,改善了系统对负载扰动的鲁棒性。实验结果验证了该控制方法的正确性,采用自适应PWM滑模控制的全桥变换器具有稳定的输出电压,对负载扰动和输入电压扰动有较强的鲁棒性和良好的动态响应。     

基于滑模控制的三相光伏并网逆变器研究

研究了一种针对分布式光伏电站的逆变器并网技术,介绍并设计了基于滑模控制的逆变控制器。通过对直流环节电压控制实现有功控制,电网侧电压实现无功控制,产生电流参考量,经过滑模控制模块,实现对逆变器开关器件的控制。在电网电压变化情况下,仍可以保证单位功率因数输出,该控制方法提高了光伏逆变系统的鲁棒性,系统响应更快,也有更好的静态、动态稳定性。在Matlab/Simulink平台上进行了仿真分析,验证了系统可行性。     

电动汽车充电系统滑模控制方法研究

该文将电动汽车充电系统分为整流系统和降压系统。整流系统集充电、驱动与一体,根据磁场抵消原则,使电机在充电过程中保持静止。针对降压系统输出电压动态响应速度慢,稳态精度不高等缺点,提出一种基于改进幂次趋近律的滑模控制方法。改进幂次趋近律使系统在一定时间内到达滑模面。在受到有界外部扰动时,滑模面与其导数收敛到平衡点附近邻域内。定义降压系统输出电压误差和误差变化率作为状态变量,设计二阶滑模控制器,并给出控制器参数选择范围。搭建控制器仿真模块和实验平台,仿真和实验结果表明,整流系统直流侧电压稳态性能较好,基于改进幂次趋近律的降压系统能较好提高系统动态性能,增强稳态精度,减小抖振     

三相 Z 源逆变器的最优滑模预见重复控制

针对微网逆变器带不平衡和非线性负载时三相逆变器输出电压电流谐波大的问题,提出一种最优滑模预见重复控制的方法,实现对不平衡负载和非线性负载等非正常工况的快速响应和参考电压的高精度跟踪。首先,在前馈补偿环节引入预见控制器,并利用差分算子,设计包含目标值信号和滞后环节反馈的扩大状态误差系统,将逆变器的控制问题转化为线性离散系统的调节问题;进一步,利用Lyapunov方法和线性矩阵不等式及最优控制器的设计方法,得到包含滑模控制、状态反馈、重复控制、和预见补偿的最优滑模预见重复控制器。实验结果表明,最优滑模预见重复控制带线性负载时电压波形畸变率从3.12%减少到0.78%,响应时间从10 ms减小为5 ms;其带非线性负载时电压波形畸变率从6.72%减少到0.92%,验证了所提方法的有效性。     

三相电压型PWM整流器混合控制研究

针对三相电压型PWM整流器的非线性特点,提出了一种混合控制方案.电流内环采用滑模控制,根据指数趋近律算法设计两个滑模电流控制器.电压外环采用负载电流前馈补偿和输出直流电压反馈控制的方法.采用空间矢量脉宽调制方法生成整流器的开关信号.仿真结果表明:系统不仅具有良好的动态和稳态性能,而且对负载及系统参数扰动具有很强的鲁棒性.     

基于改进滑模控制策略的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制方法

基于传统滑模控制策略的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制方法存在抖振大、动态时间长等问题,且利用机械方程获取参考转矩时需要实时观测系统负载。为解决以上问题,提出了一种基于改进滑模控制策略的直接瞬时转矩控制方法。在传统滑模面和滑模趋近律的基础上引入状态变量,降低了不同工况下电机的转矩波动和电机动态过程调整时间。为有效避免实时计算电机负载转矩,将负载转矩引起的系统变化映射到滑模面的变化,并在滑模控制器中引入负载转矩观测值自适应律,有效抑制了负载变化时的系统抖振并加快了系统动态响应。通过李雅普诺夫函数证明了改进滑模控制器的稳定性。为了验证所提方法的有效性,进行了仿真和实验,结果表明,该方法在稳态和变速变载工况下具有良好的性能。     

Buck变换器滑模控制的研究与实现

研究滑模变结构控制策略在Buck变换器中的应用,提出基于PWM技术的滑模控制器,解决Buck变换器滑模变结构控制性能受元器件开关速度影响的问题;设计控制器实现电路,研制实验样机,并进行实验。实验结果表明采用本文提出的方法控制Buck变换器,控制精度高,动态响应快,且系统对输入电压波动和负载变化等干扰具有很强的鲁棒性。     

基于重复控制和滑模控制的APF电流控制方法

针对传统PI控制无法实现无静差跟踪控制和难以保证在负载突变或参考电压跳变时对直流侧电压进行快速精准控制,提出了一种基于重复控制和滑模变结构控制的APF电流控制方法。该方法在传统PI控制的基础上,融合了滑模变结构控制和重复控制的优点,将重复控制引入电流内环控制中,对APF输出电流进行快速跟踪控制,将滑模变结构控制引入电压外环控制中,对直流侧电压进行快速精准控制。仿真及实验结果证明了提出的电流控制方法相比于传统PI控制方法具有更高的谐波补偿精度及更快的动态响应速度。     

Boost变换器的滑模变结构控制方法研究

提出了一种Boost变换器的滑模变结构控制方法.这种方法基于Boost变换器的开关模型.在控制器中引入滞环环节,使系统可以获得固定的开关频率,并分析了开关频率与滞环宽度的关系.给出了控制器参数的调节方法.所设计的控制器响应速度快,对负载变化和电压波动鲁棒性强,易于实现.     

基于二阶滑模算法的永磁电机直接转矩控制

针对传统直接转矩控制(DTC)方法低速控制精度差、转矩脉动大、开关频率不稳定等问题,提出了一种基于二阶滑模控制的永磁电机DTC方法。该控制方法基于二阶滑模控制原理,将传统磁链控制器与转矩控制器以滑模控制器替代,对空间电压进行矢量调制,提高了开关频率的稳定性,获得了良好的动态稳定性,改善了电机输出性能。仿真与试验结果表明,该控制方法能够有效减小电流脉动与转矩脉动,同时提高了控制系统的抗干扰能力,实现了电机的快速动态响应,具有较强的鲁棒性能。     

Buck变换器多幂次趋近律滑模控制研究

为使Buck变换器输出电压响应速度快、增强系统鲁棒性及控制精度,削弱传统滑模控制的抖振现象,提出了一种基于多幂次趋近律的滑模控制策略。根据Buck变换器工作模式,利用状态空间平均化法建立了数学模型,并基于多幂次趋近律设计了对应的滑模控制器。仿真和实验结果表明,相对于传统PI控制策略,采用基于多幂次趋近律的滑模控制策略可使Buck变换器动态响应更快,鲁棒性更好。     

基于改进幂次趋近律的Buck变换器滑模控制方法研究

为进一步提高Buck变换器输出电压的快速性和稳定性,在幂次趋近律和变速趋近律基础上,提出一种基于改进幂次趋近律的滑模控制方法.该控制方法不仅提高系统动态性能,而且可以根据系统状态自适应调节滑模抖振,直至收敛于平衡点.当系统受到有界外部扰动时,滑模面及其导数能够收敛至平衡点附近的邻域内.将该滑模控制方法应用于Buck变换...     

开绕组无刷双馈发电机直接功率控制研究

针对开绕组无刷双馈电机模型复杂且耦合性强的问题,提出一种适用于开绕组无刷双馈电机的新型直接功率控制方法。通过研究定子控制绕组侧电压与功率绕组侧有功功率和无功功率间的关系,推导出基于d-q坐标系的直接功率控制状态方程,实现有功和无功功率的解耦控制。针对传统滑模控制器抖振及不连续高频开关控制等缺点,设计了基于新型趋近律的超扭曲滑模控制器,建立了开绕组无刷双馈发电机新型超扭曲滑模直接功率控制系统的仿真模型,并给出了不同工况下的仿真结果,验证了该功率方程模型的正确性和新型超扭曲滑模控制方法的有效性和鲁棒性。     

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.     

基于前馈控制的BLDCM滑模变结构调速系统

滑模控制能够有效地提高系统的鲁棒性,但为减小滑模控制系统抖振,引入等效控制理论,在滑模控制器输出端串入一个积分器,导致系统的响应速度较慢.为了提高滑模控制器的快速性,本文将滑模控制与前馈控制相结合,构成前馈滑模控制器,不仅补偿了控制器输出端积分环节的影响、提高了系统的快速性和抗扰能力,而且保留了传统滑模控制简单、鲁棒性好等特点.Matlab仿真表明,新型滑模控制器控制下的无刷直流电机调速系统超调量小、鲁棒性好、速度响应较快.文中还利用DSP来搭建实验平台,验证了控制器的有效性.     

基于幂次混合趋近律的Buck变换器滑模控制方法研究

针对基于传统指数趋近律的Buck变换器滑模控制方法存在收敛速度慢、动态响应不平滑等缺点,提出一种基于幂次混合趋近律的滑模控制方法.引入幂次项,提高系统收敛速度;引入反双曲正弦函数项,减少超调量,随系统状态调节滑模抖振.系统平衡点附近的抖振由反双曲正弦函数参数决定,给出切换带详细计算方法.幂次混合趋近律具有二阶滑模特性,...     

参数扰动下感应电能传输系统改进型鲁棒控制

感应电能传输(inductive power transfer,IPT)技术应用于移动负载供电时,由于其能量传输的方向性限制,不可避免的振动、偏转等机械扰动容易导致系统传输功率的不稳定。主要针对移动负载供电时外部扰动带来的互感扰动问题,设计了一种适用于参数动态扰动下的IPT系统改进型鲁棒控制方法。借助线性分式变换,结合标称IPT系统广义状态空间平均模型及其参数的扰动特征,用含摄动反馈的线性动力学模型表征系统扰动模型;同时跟据广义混合灵敏度指标,计算基于系统扰动模型及目标传递函数的改进型H_∞鲁棒控制器;仿真及实验结果表明,所设计的鲁棒控制策略具有对输出电压的快速跟踪控制能力,且对参数扰动影响具有较好的抑制作用。     

MF型音圈电机滑模-自抗扰控制研究

针对系统外部不确定扰动及内部摩擦力等非线性特性对MF型音圈电机控制系统的影响,提出了基于滑模控制与自抗扰控制结合的复合控制。建立了基于改进LuGre动态摩擦力电机模型,设计了内环采用PI控制的双闭环控制,其中外环在系统远离滑模面时采用滑模控制实现快速响应,到达滑模面趋近平衡点时采用自抗扰控制消除抖振,提高系统稳定性和控制精度。通过与PID控制以及滑模控制对比的仿真和试验数据表明:提出的滑模-自抗扰控制显著提升了MF型音圈电机阶跃响应时间、相位滞后时间、控制精度,同时系统对负载变化以及噪声具有较强的抗扰性和鲁棒性。