基于步进电机的时变边界层滑模位置控制研究

文章基于两相混合式步进电机控制系统,将滑模控制算法应用于位置控制,以改善系统动态性能和抗干扰性,同时,为削弱滑模控制中的抖振问题,首先设计了一种时变边界层的控制算法,在等速趋近律的基础上将时变边界层算法应用于电机位置控制系统。然后通过Matlab/Simulink进行了仿真实验验证,并进一步完成了实际实验,证明了文中提出的控制算法可以对传统滑模控制中的抖振问题进行明显的削弱,且动态性能较为良好,最后通过对比实验,将文中应用的控制算法与传统的PID控制在突加负载的情况下进行对比,得出应用了时变边界层控制算法的两相混合式步进电机位置控制系统的确具有一定的优势。     

基于改进型滑模变结构的永磁同步电机的无位置传感器矢量控制

针对传统滑模控制采用不连续的符号函数作为滑模面切换函数所引起的抖振问题,提出一种基于改进型滑模变结构的永磁同步电机的无位置传感器矢量控制方法,来削弱抖振,从而改善系统的动、静态性能。首先,设计了改进型滑模控制器和改进型滑模观测器的变结构控制系统。其次,采用连续的开关函数——双曲正切函数作为滑模面切换函数,并通过模糊逻辑控制对双曲正切函数的形状系数进行调整,减弱固定边界层厚度所引起的抖振。然后,运用李雅普诺夫第二定理证明所设计的控制系统的稳定性。最后,与其他方法相比,仿真结果证明了所提方法的可行性和有效性。     

基于双积分滑模控制的DAB电压控制研究

提出一种基于双积分滑模控制的双向有源全桥（DAB）DC-DC变换器电压控制策略,该策略在模型精度要求低、控制器设计流程简单的情况下,可以获得良好的控制效果。首先,基于单移相调制方式建立变换器的降阶模型。然后,采用双积分滑模控制理论设计变换器的输出电压控制器。设计过程通过引入时域分析法进行滑模面系数的选取分析。最后,仿真和实验结果表明了所提控制策略的有效性。     

开关磁阻电机磁链的边界层混合滑模控制

为抑制开关磁阻电机非线性结构所导致的转矩脉动,提出磁链的边界层混合滑模控制器,加入边界层内积分补偿,实现线性控制和非线性滑模控制相结合,使磁链能够平滑收敛于滑移面的平衡状态,在获得鲁棒性的同时具有平滑跟踪特性。接着,进一步论证了该混合控制器实现的稳定可达性。仿真测试分别比较了该控制器与PID、传统滑模控制的磁链跟踪性能、扰动抑制和转矩控制性能,表明该磁链控制器能获得较低脉动转矩,在不失去鲁棒性的同时有较高的抗抖振能力。最后,通过实验验证了其可行性。     

陀螺稳定平台模糊自调整滑模解耦控制

针对陀螺稳定平台系统中轴系间耦合因素对控制性能的影响,设计了一种模糊自调整滑模解耦控制算法.根据非线性微分几何理论,建立了稳定平台输入输出解耦控制,在此基础之上加入了模型参考滑模控制.所设计的滑模控制律采用了分层结构,在边界层内引入了非线性项,同时边界层厚度由一种模糊自调整方法实时改变,从而有效降低了滑模控制在实际应用中的抖振现象,提高了系统的解耦精确度.通过在某型号电视导引头陀螺稳定平台系统中测试,表明了该解耦控制方法的有效性和可行性;同PID等常用方法相比较,该方法的控制效果明显优于其他控制方法,有效提高了稳定平台系统的鲁棒性和跟踪精确度.     

交流伺服系统的串级模糊滑模控制研究

本文提出一种新的模糊滑模控制器的设计方法，将模糊控制与滑模控制有效结合，先用滑模控制保证跟踪误差在边界层内，然后用模糊滑模控制消除抖振。仿真结果表明，由此构成的三环串级伺服系统具有无抖动、无静差、响应速度快且对外部干扰和参数变化鲁棒性好等优点。     

基于滑模变结构控制的内置式永磁同步电机无位置传感器矢量控制

对一种基于滑模变结构控制(SMVSC)的内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器矢量控制策略进行了研究。针对SMVSC中固有的抖动问题,对其产生的机理进行了详细的分析与研究,用一种饱和函数代替符号函数进行改进,以降低符号函数的不连续性,同时将饱和函数的边界层厚度参数设置为一变量,进行自适应调节,通过调节边界层厚度函数值,减慢状态变量趋于滑模切换面的速度,以减小抖振。仿真结果表明:所研究的控制策略具有良好的动态响应和稳态响应,获得了精确的转子估算位置和估算转速,系统具有较强的鲁棒性。     

一种新型神经网络滑模控制器的设计

针对滑模控制中存在的抖振问题,提出了一种新型神经网络滑模控制方法,该方法通过BP神经网络逼近系统滑动超平面与指数趋近律之间的函数关系,同时采用双曲正切激活函数代替滑模控制中的饱和函数,从而实现了滑模控制的边界层法设计。仿真实验表明,该方法有效地消除了滑模控制中的抖振现象。     

一种离散全局滑模控制Buck变换器设计

为了保持离散指数趋近律法设计的全局滑模控制系统的良好瞬态特性,削弱全局滑模控制系统的抖振,简化离散全局滑模控制律结构和设计,提出了一种结构更简单的离散全局衰减律.理论分析了离散全局衰减律下准全局滑动模态的收敛性和稳态特性,给出了全局衰减控制律的设计方法.仿真研究了离散全局衰减律用于离散全局滑模控制Buck变换器设计的正确性和有效性.仿真结果表明,全局衰减律适用于离散全局滑模控制,削弱了系统抖振.离散全局衰减控制Buck变换器较离散指数趋近控制具有更小输出电压纹波.     

多输入离散时间系统滑模预测控制

研究多输入不确定离散时间系统的滑模控制器设计问题。提出一种新的设计思路,利用极点配置方法设计理想滑模面,并以系统名义模型作为滑模预测模型,将预测控制中滚动优化、反馈校正的思想引入离散准滑模控制器的设计。理论分析和仿真结果表明,本文方法可较好地消除抖振现象,并能够保证闭环系统的鲁棒稳定性。     

基于新型趋近律的永磁同步电机调速控制

为了改善基于PI控制的永磁同步电机（PMSM）调速系统转速超调大和抗扰动能力差的问题,研究一种自适应能力较强的新型指数趋近律。该趋近律在传统指数趋近律的基础上将等速项系数改进为时变量,能让系统更快地收敛到给定值,解决了传统指数趋近律系统收敛速度过慢的问题,并且采用可变边界层的饱和函数来替代传统开关函数从而削弱了滑模抖振现象。采用Lyapunov函数对新型指数趋近律的稳定性进行分析,并以此趋近律设计了速度环滑模控制器。采用MATLAB建模仿真,将其与PI控制结果比较,仿真结果表明基于新型指数趋近律的速度环滑模控制器能有效地提高PMSM调速系统的鲁棒性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

根据滑模变结构控制理论,构造了滑模观测器,实现了永磁同步电机无位置传感器矢量控制。针对滑模变结构控制所固有的抖振问题,采用边界层法,有效抑制了抖振问题,提高了转子位置估算精度。通过仿真和试验,验证了所实现的改进滑模观测器的有效性。     

双机并联系统自适应离散滑模控制

采用离散滑模控制理论设计双机并联系统的稳定和有功平衡控制器。提出一种改进算法 ,通过将离散趋近律方法与边界层法及自适应控制相结合 ,较好地消除了抖振 ,并能够自适应估计参数不确定性及负载干扰对系统的影响 ,增强系统的鲁棒性。仿真结果表明所提设计方法的有效性     

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.     

双连杆柔性臂机器人的模糊补偿滑模控制

提出了宏微双重驱动双连杆柔性臂机器人递阶控制系统结构，下层为根据柔性臂刚性模态设计的实现关节角位置控制的滑模算法和压电陶瓷抑振器，上层为根据关节角误差信号和滑模函数变化趋势建立的模糊推理表用以确定对滑模控制律的修正。借助自动机模型分析了系统的稳定性，将控制律在包含柔性模态的完整柔性臂机器人模型上进行计算机仿真，取得了满意的结果。     

基于离散变速趋近律控制的电流源逆变器

由于电力电子电路本身的开关工作特性，它从本质上来说是一种变结构系统。该文将一种新颖的基于变速趋近律的离散滑模变结构控制策略应用于全桥电流源逆变器系统中，给出了系统的动态模型。为了使系统能够渐近稳定到原点，该文讨论了离散滑模切换区的范围，同时分析设计了滑模超平面系数的选取范围。该系统用于交流功率源，所以它输出电流的幅值和频率必须有一个比较宽的输出范围，同时能够在基波上叠加多次谐波。实验结果证明了此离散滑模变结构控制策略具有很好的鲁棒性，以及良好的稳态和动态性能。     

Sliding mode control with integral augmented sliding surface: design and experimental application to an electromechanical system

In this study, an integral augmented sliding mode control (SMC + I) has been proposed to improve control performance of systems. Stability of the closed-loop system is guaranteed in the sense of Lyapunov stability theorem. The effectiveness of the control solution is established by the stability analysis of the closed-loop system dynamics. The proposed controller is adopted to control speed of an electromechanical system. The experimental set-up reflects the emphasis on the practicability of the proposed sliding mode controller. The experimental results are presented and compared with the results obtained from conventional sliding mode control and Proportional + Integral + Derivative (PID) control. The experimental results verify that the proposed controller provides favorable tracking performance, faster and smoother speed regulation with regard to parameter variations and disturbances. The present study shows that the proposed controller, with its straightforward solution, is easily applicable to industrial problems and an alternative to conventional PID and sliding mode controllers.