基于终端滑模负载观测器的永磁同步电机位置系统反步控制

针对永磁同步电机位置控制系统存在负载扰动情况下的控制精度低,响应速度慢的问题,提出了一种基于终端滑模负载观测器的反步控制方法.设计了基于非奇异终端滑模的负载观测器,使观测误差在有限时间内收敛,并将观测值动态补偿到控制器中,提高了系统的控制精度;基于非奇异终端滑模和反步法设计位置控制器,提高了系统状态的收敛速度,增强了系统的鲁棒性,通过Lyapunov稳定性判定法证明了系统的稳定性.仿真结果表明,设计的终端滑模负载观测器能够快速、准确地估计出负载转矩,位置控制器能有效实现系统位置的渐近跟踪.     

基于模糊滑模与新型扩张状态观测器的SPMSM无速度传感器控制

针对传统滑模面速度控制系统调节效果差、抗扰动能力弱等问题,提出一种提高系统自适应能力和鲁棒性的优化控制方法。结合非奇异快速终端滑模面和模糊控制改进传统速度控制器,加快系统收敛速度的同时提高抗扰动能力;根据滑模控制原理构建机械角速度估计模块,并设计新型扩张状态观测器,实现对电机角速度的估计、转速和负载扰动的实时跟踪,并将扰动反馈到前项速度控制器中进行补偿,提高系统控制精确度。仿真结果表明：角速度估计模块和新型滑模扩张状态观测器能够实现对电机机械角速度的精确估计、电机转速和负载扰动(阶跃扰动和非线性扰动)的实时跟踪;系统角速度估计误差不超过0.1 rad/s,转速误差不超过1%,d轴电流响应稳定在0 A附近,q轴电流响应误差不超过5%,同时响应和调节时间不超过0.02 s。     

基于观测器的永磁同步电机二阶滑模速度控制

针对永磁同步电机伺服系统调速控制中易受负载扰动等不确定性因素影响的问题,提出一种基于负载观测器的二阶滑模速度控制策略.根据二阶滑模理论设计速度控制器代替传统滑模控制器,使得不连续作用嵌置于滑模量导数中来削弱滑模抖振.同时引入负载观测器,对系统中负载响应进行观测估计,将观测值补偿到控制量中,提升系统抗扰动能力.仿真试验表明,该控制方法能够有效地削弱抖振,降低负载扰动的影响,系统调速呈现良好的鲁棒性.     

电液伺服驱动的连铸结晶器位移系统反步滑模控制

针对电液伺服驱动的连铸结晶器位移系统存在的状态不可测、参数不确定性及外部扰动问题,提出一种基于状态观测器的反步滑模控制方法。该方法采用比例积分状态观测器实现对系统各状态的有效估计,并给出观测器增益矩阵的计算方法;然后采用反步与非奇异终端滑模相结合的控制方法设计控制器,避免了传统终端滑模带来的奇异问题,同时引入一类类势能函数,提高了系统的收敛速度与稳态精确度,最后通过Lyapunov稳定性判定法证明了系统的稳定性。仿真结果表明,该方法所设计的控制器能够有效地实现连铸结晶器位移系统的准确跟踪控制,增强了系统的鲁棒性。     

考虑系统扰动的永磁同步电机复合控制策略

提出一种结合滑模速度控制和扩展滑模扰动观测器的永磁同步电机复合控制策略。滑模速度控制采用新型趋近律设计,扩展滑模扰动观测器对系统内部参数摄动以及外部负载干扰进行准确估计。所设计的复合控制器通过系统扰动估计环节对控制系统中的综合扰动项进行实时估计,用以对速度控制环节进行前馈补偿,实现控制系统自抗扰控制。试验结果验证了所提出控制策略的有效性和可行性。     

基于新型趋近律的永磁同步电机滑模速度控制

系统惯性和切换开关的时间滞后造成了滑模控制系统的抖振问题。为了解决该问题,提高永磁同步电机调速系统的动态品质,设计了新型趋近律。趋近律引入了系统状态变量绝对值的反正切函数,减小接近滑模面时的速度。用变边界层饱和函数代替常规的符号函数,使滑模面附近沿滑模面的运动更平滑。负载转矩是滑模速度控制器中的一个扰动项,采用以转矩和转速为观测对象的扩展滑模观测器对负载转矩进行观测,将观测值引进滑模速度控制器进行前馈补偿,进一步提高控制系统的抗扰性。仿真结果表明,改进后的趋近律在减小滑模面趋近时间的同时,有效地削弱了系统的抖振。负载转矩观测器在负载阶跃变化时能够进行准确的跟踪。相较于传统的指数趋近律滑模控制,基于新型趋近律的滑模控制响应速度快、无超调、抗扰性强,能够实现永磁同步电机良好的调速动态品质。     

含有未知扰动的阀控电液回转系统MFA-SM控制

针对阀控电液回转系统在围岩钻进过程中, 由于的参数不确定、未知负载以及外部扰动等非线性因素影响难以精确控制输出轴转速的问题, 设计了基于RBFNN扰动观测器的MFA-SM控制方案. 首先, 通过改进的动态线性化方法将电液系统等价线性化为仅与系统I/O数据相关的增量模型, 而未知负载及外部扰动则被合并为一个未知非线性时变项; 然后, 设计了RBFNN扰动观测器对该非线性项进行在线实时估计, 并根据系统的I/O数据来估计系统时变伪梯度参数;最后, 给出了相应的控制器设计。 仿真实验结果表明, 所设计的MFA-SM控制器能够对未知负载及外部干扰进行有效补偿, 相较于其他方法,该方案使得系统调节时间缩短了约10至15s, 最大超调量降低了7.4%左右, 且转速跟踪误差能够收敛到零。     

基于扩张状态观测器的PMSM积分时变滑模控制

为了实现永磁同步电机(PMSM)驱动系统的高精度跟踪控制,提出了新型积分时变滑模控制策略,该策略考虑到系统的非线性和耦合特性对动、静态性能的影响,首先采用反馈线性化原理将系统模型线性化,然后为了加快动态响应过程,采用单回路结构取代串级结构设计积分时变滑模控制器。针对负载扰动的问题,设计了一种以负载转矩为观测对象的扩张状态观测器,并将观测值反馈到控制器中以克服扰动对性能的影响。最后在永磁同步电机实验平台上开展了对比实验研究,通过实验结果可以看出,积分时变滑模控制器使系统具有无超调、快速性的优点,提高了系统的动态和稳态性能,扩张状态观测器能够快速跟踪负载的变化,增强了控制器对负载扰动的鲁棒性。     

基于非线性干扰观测器的PMSM自适应反演滑模控制

为了解决永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统中存在的内部参数摄动、负载扰动以及外界不确定性干扰等问题,设计了基于非线性干扰观测器(NDO)的自适应反演滑模控制器。通过NDO对系统存在的扰动进行观测,并将观测结果引入到自适应反演滑模控制器进行补偿。针对引入NDO后的系统,设计自适应反演滑模控制器,对滑模控制器中的切换增益利用自适应律进行调节,削弱系统抖振,提高系统的抗干扰能力和鲁棒性。仿真结果表明,与传统反演滑模控制相比,基于NDO的自适应反演滑模控制器对系统中存在的扰动具有更好的抗干扰能力,该控制器可削弱系统的抖振,从而提高了PMSM位置伺服系统的跟踪精度。     

永磁同步电机调速系统的积分型滑模变结构控制

传统的比例积分微分(proportion integral derivative,PID)控制由于控制方法简单,被广泛应用于永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统当中,但其难以满足高精度的控制要求。传统的滑模控制(sliding mode control,SMC)虽然在一定程度能达到较好的控制效果,但需要对速度信号进行微分,而这一过程会引入高频扰动。为了实现PMSM的高精度控制,该文设计了一种积分型滑模变结构控制器,针对负载扰动的问题,依据龙伯格线性观测器的原理设计了负载转矩观测器,并将其观测值反馈到滑模控制器的设计中。通过仿真及实验可以看出,负载观测器能跟踪实际负载的变化,滑模控制器使系统在负载波动时转速保持不变。因此,基于负载转矩观测器设计的积分型滑模控制器使系统具有快速性、无超调等优点,且对负载扰动具有较强的鲁棒性。     

双极性直流微电网的改进型高阶滑模自抗扰控制

针对双极性直流微电网中分布式新能源的系统功率波动、负载侧负荷频繁投切等不确定因素所引起母线电压波动问题,以基于风光互补含混合储能的双极性直流微电网为研究对象,提出一种双闭环改进型高阶滑模自抗扰控制策略。首先,依据自抗扰理论将控制系统拟合为一阶系统模型,转化为自抗扰控制系统范式。其次,设计了改进型超螺旋滑模控制器代替传统自抗扰控制中的线性控制器,引入了具有快速收敛性的级联有限时间扩张状态观测器代替线性扩张状态观测器,既能通过高阶滑模控制算法抑制抖振,又能提高对系统集总扰动的估计精度,从而利用非线性控制策略的优势改善系统动态响应过程及抗扰性能。然后,通过Lyapunov理论证明控制系统的稳定性。最后,基于Matlab/Simulink仿真软件以及搭建实验平台对3种不同控制策略进行对比验证,实验表明所提控制能够很好地抵抗扰动和提高系统的暂态性能。     

基于改进快速幂次趋近律的永磁同步电机滑模控制

针对永磁同步电机(PMSM)滑模控制指数趋近律中趋近速度与抖振之间的矛盾问题,基于快速幂次趋近律提出一种幂次项系数自适应调节的新型趋近律。所提趋近律将系统状态引入幂次项系数中,实现了系统状态由较远处到滑模面附近的趋近过程中加入幂次项的作用,在保证幂次项特点的前提下,动态响应过程的收敛速度大大提高。负载转矩是滑模速度控制器中的一个扰动项,设计了带有幂次项的滑模观测器,将观测值作为转矩前馈补偿。仿真结果表明,与快速幂次趋近律相比,所提趋近律具有更快的收敛速度,负载观测器能准确跟踪负载变化,提升了系统抗扰性能。     

无速度传感器的永磁同步电动机滑模控制

采用反演控制理论构造了永磁同步电动机的速度观测器,并运用滑模变结构控制理论设计了系统控制策略.该方法利用了反演控制稳定性强,动、静态性能优良的特点,设计的观测器结构简单、精度高、稳定性好.使用滑模控制理论设计系统总体控制方法,可以有效抑制负载和参数变化带来的扰动,从而提高了系统的鲁棒性.文章对所提出的控制策略进行了理论分析,并且通过Matlab进行了仿真实验.仿真结果表明,该控制方法有效地实现了电机的转速跟踪,具有良好的动、静态特性和鲁棒性.     

神经网络自适应的永磁直线同步电机超扭曲终端滑模控制

为了提高永磁直线同步电机控制系统的鲁棒性和快速性,提出了一种基于超扭曲滑模控制的直线电机反推控制策略。首先,根据电机的机械动力学方程,建立了永磁直线同步电机的数学模型。其次,引入一种基于超扭曲控制的终端滑模控制器,削减系统的抖振,保证滑模面的快速收敛,从而提高系统的鲁棒性。针对直线电机易受到参数变化以及外界干扰影响的特点,为直线电机控制系统设计了一个神经网络干扰观测器。最后,通过直线电机实验平台验证控制方法的有效性。     

PMSM位置伺服系统的自适应反步滑模控制

针对PMSM位置伺服系统参数和负载的不确定因素,借助于反步设计思想与自适应控制和滑模控制相结合,研究该系统的位置跟踪自适应反步滑模控制器.利用Lyapunov理论,获证该系统在所获控制器作用下是全局渐近稳定的.数值实验显示,该控制器能有效抑制系统参数和负载转矩的变化,系统的鲁棒性强,位置输出能有效跟踪参考信号.     

永磁同步电机新型趋近律滑模控制策略

为了提高永磁同步电机(PMSM)调速系统的动态性能,提出一种新型趋近律滑模控制策略。所提出的新型趋近律在幂次趋近律的基础上加入指数项,并且在幂次项指数中引入系统状态变量使幂次项指数与系统状态关联,解决幂次趋近律在远离滑模面时趋近速度慢的问题,同时使系统能平滑进入滑模面。然后,基于扩张状态观测器观测系统负载扰动,并将观测值前馈补偿至滑模控制器,降低负载扰动对系统的影响,提高系统的鲁棒性。仿真与实验结果表明,所提出的新型趋近律滑模控制策略能够有效地提高系统的动态性和鲁棒性。