基于扩张状态观测器的管桩自动焊接机滑模控制

针对管桩自动焊接机中齿轮传动结构带来的齿隙非线性问题，文中提出一种基于扩张状态观测器的改进滑模控制器设计方法。将非线性、时变齿隙模型等价为全局线性化模型，并证明建模误差上限有界。基于该模型，考虑到输入齿隙未知以及外界干扰未知的情况，文中分别设计了滑模控制器和基于扩张状态观测器的改进滑模控制器。前者能够渐进稳定的跟踪输入信号，抗干扰能力强，但存在较大抖振；后者利用扩张状态观测器观测出未知扰动并直接补偿给控制器，在保证跟踪误差在期望精度范围的同时减少了抖振，便于工程实现。仿真实验证明了相较于传统滑模控制器，基于扩张状态观测器的改进滑模控制器系统到达滑模面的速度更快、抖振更少。     

音圈电机快速控制反射镜研究现状

快速反射镜需要具备快速的动态响应以及抗干扰能力。针对快速反射镜系统在工作环境中,因自身运动以及外界干扰等因素所引起的不确定性干扰问题,本文在对快速反射镜系统进行分析与数学建模的基础上,提出一种基于扩张状态观测器的改进滑模控制器,利用扩张状态观测器观测出未知扰动并直接补偿给控制器,在保证跟踪误差在期望精度范围的同时,有效减少了抖振,便于工程实现。通过仿真实验证明：相较于传统滑模控制器,采用基于扩张状态观测器的改进滑模控制器,上升时间缩短了50.4%,调节时间上缩短了39.1%,跟踪精度提高了30.5%,满足了快速反射镜的工作要求,提高了动态性能。     

基于ESO的导引头稳定平台双积分滑模控制

为了提高导引头稳定平台抗扰性及速度稳态跟踪性能,提出了一种基于扩张状态观测器（Extended State Observer,ESO）的双积分滑模控制器（Double Integral Sliding Mode Controller,DISMC）。首先,采用二阶扩张状态观测器对系统的未知扰动进行估计;然后,采用了双积分滑模控制器实现了系统的低稳态误差跟踪,同时采用了改进的幂次趋近律来削弱控制系统的抖振影响;最后,采用导引头稳定平台进行目标跟踪实验和隔离度性能测试。实验结果表明,与传统基于扰动观测器（Disturbance Observer,DOB）的PI控制方法相比,跟踪3（）/s的梯形波时,在提出的控制器作用下速度跟踪快速性提高了48 ms,跟踪误差标准差提高了0.0131（）/s。同时用转台模拟弹体扰动分别为sin（t）、3sin（5t）、7sin（2t）时,系统的隔离度分别提高了2.91%、0.45%、0.7%,表明基于扩张状态观测器的双积分滑模控制器对导引头稳定平台具有较强的抗扰性和较好的跟踪性能。     

改进型滑模扰动观测器的感应电机控制系统

针对传统PI调节器在负载剧烈突变时控制性能不佳及使用传统滑模观测器抖振严重的问题,文中以感应电机为研究对象,提出了一种基于滑模观测器和传统PI调节器的扰动实时补偿方案。通过改进型的扰动观测器对系统扰动进行实时观测估算,将估算出的扰动反馈至PI调节器进行前馈补偿,从而有效提高电机控制性能,改善抖振现象。文中搭建了基于MATLAB的仿真平台和TMS320F28335 DSP的实验平台,对所研究的改进滑模观测器扰动前馈补偿方法与常规单PI调节、常规滑模观测器扰动补偿进行了对比分析。该结果验证了所提方案的有效性与可行性,速度超调量优化了0.5%,响应时间为30 ms。     

具有噪声扰动的统一混沌系统的同步控制

研究了一类具有噪声扰动的统一混沌系统的同步控制问题。基于滑模变结构控制理论,提出了利用不确定性观测器估计扰动噪声,用噪声的观测值来设计控制器的新方法,而且适当选取观测器反馈增益可以使观测误差充分的小,从而可得到几乎没有受到扰动时的控制效果。和常规滑模变结构控制方法相比,所设计的控制器既能有效地抑制抖振,又能降低控制器参数设计的保守性。最后,基于Matlab 6.5软件对Lorenz混沌系统进行分析和数值模拟,验证了该滑模控制方法在混沌同步中的优良性能。     

时变扰动下的永磁同步电机滑模控制

时变扰动环境下,永磁同步电机(PMSM)采用鲁棒性较好的滑模控制.根据滑模控制中传统指数趋近律,提出一种改进型的趋近律,并基于改进型趋近律设计了一种PMSM调速系统的滑模速度控制器,提高电机的运行性能.通过仿真结果对比分析,设计的基于改进型趋近律的滑模速度控制器不仅可以提高系统的动态性能,而且削弱了系统的抖振现象,使电...     

基于扩张状态观测器的滑模控制算法研究

针对船载空间光通信外部环境和转台内部非线性不确定性的影响导致跟踪精度下降的问题,提出了基于扩张状态观测器的滑模控制(SMC-ESO)算法.该算法使用扩张状态观测器对非线性干扰力矩造成的转台内部扰动和船体摆动造成的转台外部扰动进行观测和估计,并将扰动估计值作为滑模控制器的补偿量,进而消除扰动对控制器的影响,提高滑模控制器...     

基于干扰观测器的坦克炮控系统滑模控制

针对坦克炮控系统低速运行时存在"爬行"、振荡等现象,提出一种基于干扰观测器的滑模变结构控制策略。研究了坦克炮控系统电流、转速双闭环数学模型,设计了滑模变结构控制器。对控制律中时变的负载转矩和摩擦转矩,设计干扰观测器进行实时观测。仿真结果表明,该控制策略既解决了坦克炮控系统低速运行时的"爬行"、振荡现象,又削弱了由于建模不确定性而存在的滑模抖振现象。     

具有攻击角约束的无抖振滑模导引律设计

为了提高拦截器弹头的杀伤力,带攻击角度约束的导引律一直是学术界研究的热点。因此,制导律的设计既要保证较小的脱靶量又要保证以相应的攻击角度打击目标,目前已有很多的控制方法应用在拦截器制导设计中,包括最优制导律,滑模制导律,PN制导律,等等。我们知道滑模控制方法对外界扰动和参数不确定性有较好的鲁棒性,但是滑模控制的抖振缺陷普遍存在于传统的线性滑模和终端滑模中。因此,本文提出了一种新的无抖振终端滑模控制方法用于制导律的设计中,该方法不仅对外界有界扰动有较好的鲁棒性,还有效的消除了抖振的产生。最后数字仿真验证了该方法的有效性。     

机载光电稳定平台滑模自抗扰控制方法研究

针对机载光电稳定平台受扰动影响而导致的视轴稳定精度降低问题,在对线性扩张状态观测器(LESO)进行扰动估计分析及带宽受限分析的基础上,对快速幂次趋近进行了修正,进而提出了一种基于快速幂次趋近律的滑模自抗扰控制器,并进行了基于Lyapunov方法的系统稳定性分析。仿真结果表明,在扰动及参数摄动下,相较于传统滑模控制器和PID而言,使用新型控制器设计的系统具备更高的稳定精度,且抖振抑制效果显著;与趋近律未修正时的控制器相比,新型控制器能使系统维持高精度输出,另外,新型控制器的设计几乎不依赖系统模型信息。故所提方法能提高机载光电稳定平台控制系统的性能。     

模块化多电平换流器电容电压的滑模观测器研究

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）子模块电容电压的稳压控制是MMC的一个关键难题,在实际应用中,需要大量的电压传感器以获取各子模块电容电压。对此提出了一种电容电压滑模观测器（sliding mode observer,SMO）,根据MMC电路中的桥臂电流和开关信号观测出子模块电容电压,并结合电压闭环控制,实现电容电压的稳定,采用双曲正切函数tanh作该滑模观测器的切换函数,可削弱系统抖振。仿真和实验结果表明该滑模观测器可准确观测出电容电压。     

基于超螺旋算法的永磁同步电机无传感器控制策略

针对传统永磁同步电机无传感器控制系统观测精度不高和超调抖振频发等问题,提出一种基于超螺旋滑模算法的无传感器控制策略。用超螺旋函数构造超螺旋滑模观测器提高反电动势估算精度,同时,结合锁相环策略估算转子位置和速度信息,避免相位延迟和相位补偿过程中的误差。在此基础上,设计基于超螺旋算法转速滑模控制器,进一步抑制系统超调抖振。仿真结果表明,在电机空载启动、外加扰动等情况下,该策略能准确估算转子的位置和转速,同时降低超调抖振,提高系统抗扰动性。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机预测控制中电机参数扰动偏差造成的输出电流静差及振荡问题,采用基于扩张状态观测器的无差拍电流预测控制算法,构建相应的扰动观测器来观测参数偏差造成的系统扰动,为传统预测控制算法提供实时性扰动补偿。采用有功阻尼概念对转速PI参数进行设计,并针对控制系统的延时进行了补偿。仿真结果表明所提出的算法能够快速无静差地观测系统扰动,有效避免参数扰动偏差对电流预测系统的影响,同时转速环也具有良好的动态性能。     

Boost变换器的PID型滑模控制

以实现Boost变换器良好的动静态控制特性为目的,研究了变换器的PID型滑模控制策略。给出了PID型滑模电压控制状态表达式,并建立了该滑模控制变换器系统模型;设计了滑模切换面函数形式,推导出系统等效控制表达式;采用光滑函数方法降低滑模控制系统的抖振现象,得出了增加去抖振措施的控制表达式;给出了滑模切换面参数的选择方法。通过仿真与实验,验证了基于PID型滑模控制的Boost变换器系统理想的启动和扰动调节特性。     

机械臂变指数趋近律滑模控制律设计

针对机械臂滑模控制中存在抖振的问题,采用改进趋近律的思想来设计滑模控制律,以达到有效抑制抖振的目的。在对滑模控制的特点和常用的指数趋近律进行分析的基础上,提出了一种变指数趋近律,并对其趋近性能进行了分析;结合机械臂动力学模型和改进的趋近律设计了相应的滑模控制策略,对其控制效果进行了验证。仿真结果表明,该控制策略不仅有效地抑制了系统的抖振,而且保证了机械臂系统对期望轨迹的快速跟踪性,进而提高了机械臂的工作性能。     

机械臂自适应非奇异快速终端滑模控制

针对刚性机械臂有限时间鲁棒控制问题,提出了一种新的自适应非奇异快速终端滑模控制方法.该方法将非奇异快速终端滑模控制与自适应律相结合,使用非奇异快速终端滑模面加快机械臂轨迹跟踪误差的收敛速度,解决了终端滑模中的奇异问题;通过双曲正切函数代替符号函数减小控制输入的抖振;利用自适应律对未知的外部扰动和系统的不确定性进行估计,...     

机载光电平台的非线性积分滑模控制器设计

为了提高机载光电稳定平台的动态性能及稳定精度,提出了一种非线性积分滑模的控制方法,该方法可以解决传统滑模具有的稳态误差及传统积分滑模超调量大、调节时间长以及暂态性能恶劣等问题;采用改进的指数趋近律,可加快响应速度并减小抖振.另外,将非线性积分滑模面引入滑模观测器,提高了系统的抗扰能力.仿真结果表明,与传统滑模、传统线性...     

基于改进滑模观测器的PMSM无传感器矢量控制

本文针对永磁同步电机无传感器矢量控制中传统滑模观测器带来的抖振问题,引入双幂次趋近律,并采用具有光滑连续特性的Sigmoid函数代替符号函数,通过锁相环提取电机转子位置信息,该算法一方面削弱了电机运行时的抖振问题,另一方面加快了系统收敛的速度,缩短了系统稳定时间。通过在Matlab/Simulink中建立仿真模型验证了该算法的有效性。     

基于新型扩展卡尔曼的永磁同步电机无位置传感器控制

针对永磁同步电机无位置传感器控制中,因电机受到外界扰动而导致传统扩展卡尔曼观测器不精确的问题,本文提出了一种新型扩展卡尔曼复合观测器的方法。该方法由新型趋近率设计的滑模控制器代替传统PI调节器的转速环,加入前馈解耦的电流环,以及扩展卡尔曼观测器复合而成。仿真结果表明：无论电机空载启动、或外加扰动等状况下,新型扩展卡尔曼状态观测器可以精确的观测出电机的转速大小与转子位置信息,速度滑模控制器以及电流前馈解耦提高了系统的抗干扰能力,缩短了系统的响应时间。     

基于滑模控制的三相四线制有源滤波器的研究

为了实现三相四线制系统中有源滤波器电流跟踪控制的快速性和鲁棒性．提出了一种基于滑模控制的有源滤波器。在d-q-0坐标系中建立三相四线有源滤波器的数学模型,通过逆系统的方法实现解耦和线性化,并对滑模控制的趋近律进行改进以削弱抖振、加快跟踪速率。仿真结果表明,采用滑模控制实现指令电流跟踪的有源滤波系统鲁棒性强、快速性好、跟踪误差低,总体性能得到明显提升。