基于滑模观测器的PMSM改进无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机因参数扰动、采样延迟、模型失配导致电流控制误差问题,提出基于滑模干扰观测器的改进无差拍电流预测控制。通过将模型参数不匹配引起的扰动引入到电机的电压方程中,构建滑模扰动观测器观测系统扰动;针对滑模控制的抖振问题设计了以sgn为基础的二阶趋近律消除固有抖振问题,并证明了控制器的稳定性;将滑模观测器中的预测电流代替采样电流解决控制延时的问题;将观测估计的系统扰动通过前馈补偿的方式与无差拍电流预测控制相结合,进而提高无差拍电流控制的参数鲁棒性。结果表明：在参数扰动和模型失配时,提出的控制方法可以有效补偿系统扰动,系统稳态误差减小,有效提高了系统鲁棒性。     

基于改进滑模控制器的PMSM调速系统北大核心

针对在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统中采用PI控制器存在控制精度低、响应速度慢以及容易出现积分饱和等问题,提出一种新型指数趋近律的滑模控制策略,基于新型趋近律设计了改进滑模控制器,该方法可有效加快系统响应速度,并能抑制滑模控制过程中出现的系统抖振;同时引入负载转矩观测器作为前馈补偿到滑模控制器,有效提高PMSM调速系统的稳态及动态性能。经过与PI控制器及传统滑模控制的仿真对比实验,改进滑模控制器在系统响应上能够达到无超调快速响应,调节时间为0.011 s;突增负载时,恢复稳态时间为0.008 s,且转速只下降24 r/min,该控制方法使系统动态性能和抗干扰性能得到提高,而且抑制了滑模控制的抖振。     

基于扰动观测器的PMSM系统自适应反步滑模控制

针对负载转矩波动和系统参数变化的永磁同步电机(PMSM)系统的控制问题,提出了一种带有非线性扰动观测器的自适应反步滑模位置跟踪控制方法。首先,设计了自适应反步滑模控制器,以确保电机位置快速收敛到期望值,并设计了自适应收敛增益,以减小电机位置响应下的大的过冲;其次,设计非线性扰动观测器估计未知扰动,并为自适应反步滑模控制提供前馈补偿,以提高系统的鲁棒性,并减少稳态位置误差。仿真结果表明,该方法可以有效减少过冲,很好地实现了PMSM系统的快速位置跟踪控制,具有良好的抗扰动性能。     

基于RBF神经网络和扰动观测器的PMLSM位置控制

针对永磁直线同步电机的位置控制,其控制精度易受模型误差和负载扰动等因素的影响,设计了一种改进型的滑模趋近律控制器,提出了基于RBF神经网络的建模误差逼近器和非线性负载扰动观测器.首先,利用改进型的滑模趋近律算法,加快到达滑模面的速度,降低系统的滑模抖振;其次,采用RBF神经网络算法逼近系统的建模误差;最后,非线性扰动观...     

基于逆系统的车用PMSM滑模矢量控制

为满足车用永磁同步电机 (PMSM)在快速响应的同时,在负载扰动以及参数变化下具有较强的鲁棒性,提出一种基于逆系统的PMSM滑模矢量控制。对强耦合、非线性的PMSM系统进行可逆性分析,基于逆系统将PMSM解耦成一阶线性转矩子系统和一阶线性定子转矩电流系统,以提高系统响应速度。利用线性连续函数代替传统滑模控制中的符号函数设计滑模控制器,以减小系统抖振、提高系统的鲁棒性与抗扰动能力。分析控制系统的稳定性与控制性能。结果表明：所提出的控制算法与传统PI控制相比响应迅速,在系统参数与负载变化时的鲁棒性显著提高。     

基于滑模扰动观测器和积分滑模控制器的活塞加速度控制研究

针对活塞加速度精度低的问题,提出具有气动和液压技术优势的新型混合执行控制系统。通过分析电液-气动混合执行控制系统结构,建立电液-气动混合执行器的数学模型。在积分滑模控制器的基础上,结合具有干扰抑制和估算复合扰动能力的滑模扰动观测器,开发滑模扰动观测器-积分滑模控制器的综合控制器;采用MATLAB软件对电液-气动混合执行器进行仿真,并与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。结果表明：采用基于滑模扰动观测器-积分滑模控制器的电液-气动混合执行控制系统可明显提高对方波和正弦加速度信号的跟踪精度,方波响应超调量减少约54%,正弦响应误差减少约65%;该控制系统抗干扰性强,位置跟踪误差较小,可以有效地精确控制活塞加速度,具有较强的鲁棒性     

基于新型滑模观测器的永磁同步电机控制

针对传统的滑模观测器(SMO)在永磁同步电机无位置传感器控制系统存在较强抖振问题,设计一种新型混合趋近律滑模观测器.采用正弦型输入函数代替传统的符号函数,设计混合趋近律代替等速趋近率,并通过模糊控制系统实现对正弦型输入函数边界层的自适应调节,有效地抑制了滑模变结构产生的抖振问题,提高了系统对电机转子位置的观测精度;通过...     

一种自适应扰动观测器的机械手滑模控制研究

针对在未知载荷下的机械手控制不确定性问题,基于非线性扰动观测器与滑模控制方法,提出一种非线性观测器增益的通用设计方法。通过设计一种自适应算法的非线性扰动观测器,逼近机械手的未知载荷引起的不确定性,来估计由未知恒定载荷所引起的外力,扩大了观测器扰动的适用范围。在一定条件下,利用Lyapunov方法证明了观测器的稳定性。通过算例仿真验证了所提出的自适应非线性观测器的滑模控制方法,在受载荷变化的非线性机械手控制系统等方面,能够有效缓解机械手控制的抖振问题。     

基于非奇异负载转矩观测器的永磁同步电机抗扰动控制

针对永磁同步电机负载转矩波动及惯性负载的变化对控制性能的影响,采用一种非奇异负载滑模观测器实时辨识负载转矩,并将观测的负载转矩按比例转化为补偿电流值对控制系统进行前馈补偿,以降低负载扰动的影响;采用模型参考自适应算法辨识系统的转动惯量,并将观测出的惯量输入到负载转矩观测器中,减少惯性负载扰动的影响。实验结果表明,在不同工况下负载转矩和系统惯量变化时,设计的非奇异负载转矩滑模观测器补偿效果比一阶滑模负载转矩观测器补偿效果好,能够快速恢复到给定速度,系统的抗扰性能有很好改善。     

新型变指数趋近律的PMSM滑模控制

针对永磁同步电机滑模控制系统符号函数容易出现抖振问题,提出一种基于新型饱和函数的变指数趋近律结合非奇异快速终端滑模控制方法,并利用李雅普诺夫不等式证明其稳定性。考虑到外界负载转矩对系统性能的影响,建立非奇异终端滑模扰动观测器,将转矩的观测值转换成转矩电流前馈补偿至电流环输入端,避免了较大的滑模增益,克服外界突然加扰动时系统的抖振问题。仿真和实验结果表明：改进的新型滑模控制器结合扰动观测器可有效减小系统抖振,提高控制系统的动态响应能力和抗干扰能力。     

基于扰动观测器的PMSM鲁棒预测电流控制算法

针对电动助力转向系统中电机电流跟随性能差、易受电机参数变化干扰的问题,提出一种基于扰动观测器的鲁棒预测电流控制算法。该算法在无差拍控制的条件下引入龙伯格观测器预测电机电流,通过调整观测器增益提高系统的稳定性,对延时控制进行补偿;同时通过扰动观测器实时对系统扰动进行估计以提高电流的预测精度和控制精度。最后,仿真与实验结果表明:该算法在不降低预测电流控制的无差拍性能的前提下,能够提高系统的鲁棒性能、电流的稳态精度和动态性能。     

基于扩展观测器的永磁同步电机快速积分终端滑模控制

为了优化永磁同步电机(PMSM)调速系统的动态性能,使用滑模控制的PMSM控制系统的非线性速度控制算法。提出一种新的快速积分终端滑模面(FITSMC),以提高传统积分终端滑模控制在速度误差远离平衡点时的跟踪误差收敛速度。针对高切换增益引起的大抖动现象,提出一种改进的抗干扰滑模速度控制器,该方法引入扩展状态观测器观测集中扰动,并在FITSMC中添加前馈补偿项。最后,通过仿真验证所提控制方法的有效性。结果表明：采用FITSMC替代传统的PI控制器,可以有效地降低动态速度跟踪误差。通过与传统方法进行比较,验证了所提方法(FITSMC+ESO)的优越性。     

基于状态观测器的空间机器人滑模容错控制北大核心

研究了具有执行器故障的漂浮基空间机器人系统无速度反馈的关节轨迹跟踪控制问题,设计了基于状态观测器的神经网络积分滑模容错控制方案。首先,根据执行器故障类型建立执行器故障的数学模型,并结合拉格朗日法建立了执行器故障的空间机器人系统动力学方程;其次,为实现控制器的无速度反馈,设计了状态观测器对系统速度进行估计,并结合神经网络提高估计精度;再次,根据滑模控制理论设计了积分滑模控制器,通过神经网络补偿执行器故障的影响,并设计自适应律补偿神经网络的估计误差,保证了控制器的连续性与非奇异性,使系统获得良好的轨迹跟踪精度和容错能力;最后,通过李雅普诺夫方法证明了控制方案的稳定性,并通过MATLAB数值仿真运算,验证了控制方案有效性。     

基于SFF-PLL的永磁同步电机无传感器控制北大核心

为了提高表贴式永磁同步电机无传感器控制对转子位置和转速的观测精度,提出了一种基于SFF-PLL的永磁同步电机无传感器控制策略。首先,在传统等速趋近律基础上结合指数函数提出一种新的变速趋近律作为改进型滑模观测器的滑模控制律;其次,考虑到由于逆变器的非线性等原因造成反电动势观测值中存在大量的谐波,提出了一种同步频率滤波器(synchronous frequency filter,SFF)和锁相环(phase-locked loop,PLL)相结合的方法来提取电机转子位置与速度。实验证明基于SFF-PLL的永磁同步电机无传感器控制策略可以有效提高转子位置和转速的观测精度。     

基于滑模和自适应控制的无位置传感器PMSM换相研究

永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制系统是目前电机控制领域研究热点。针对无霍尔传感器的电机换相控制,提出采用滑模控制检测反电动势过零点,完成电机换相。为了得到精确的反电动势观测值并且减弱滑模控制的抖振现象,构建一种新型切换函数代替传统符号函数。应用李雅普诺夫稳定性理论,对滑模控制中的增益进行计算。为了解决转速计算中,因为求导微分环节影响PMSM转速控制,应用自适应算法计算转速。通过仿真和实验分析,验证所提方案能够准确得到PMSM反电动势和转速,实现PMSM精确换相控制。     

基于分数阶二阶滑模的PMSM转速控制

针对永磁同步电机易受负载扰动和自身参数变化影响的问题,提出了一种基于分数阶的永磁同步电机二阶滑模速度控制器.该方法利用分数阶随时间缓慢衰减的特性,首先,在传统滑模面的基础上引入了分数阶滑模面;其次,采用螺旋算法来设计二阶滑模控制器;最后,搭建永磁同步电机矢量控制仿真模型进行仿真.实验结果表明,与传统的二阶滑模控制相比,...     

基于高阶滑模的PMSM无传感器控制

针对传统永磁同步电机(PMSM)无传感器控制存在的超调量大、抖振明显,易受负载扰动影响的现象。提出一种基于高阶滑模的控制策略,结合超螺旋算法(STA)和任意阶算法设计出新型高阶滑模控制器,将新型的控制器分别应用于速度控制器、状态观测器和扭矩观测器,用饱和函数代替符号函数,同时采用积分滑模面和模糊控制对控制系统进行优化。系统使用状态观测器和锁相环(PLL)获取转子位置信息,并通过扭矩观测器将观测值前馈补偿至速度控制器。经过模拟仿真表明该高阶滑模控制系统可以有效地抑制超调和抖振,提升转子位置的估算精度,同时大大提升了系统的抗干扰性和鲁棒性。     

基于前馈控制的高精度伺服系统北大核心

对高精度电机伺服系统的控制策略进行了研究,针对伺服系统闭环层次多造成的稳态误差大、响应慢的问题,采用速度和加速度前馈控制改善了系统的跟踪性能;针对系统抗扰性能差的问题,采取一种新型扰动观测器作为负载转矩观测器,对负载转矩观测结果进行补偿,有效解决了负载扰动造成结果波动大的问题。此转矩观测器的设计简单仅有一个控制参数,不含微分量,具有高频噪声小的优点。对控制策略建模仿真,结果表明:前馈控制可以有效降低稳态误差,改善系统跟踪性能;进行负载转矩观测并补偿,可明显降低扰动造成的超调。     

基于约束扰动观测器的感应电机鲁棒模型预测控制方法北大核心

针对感应电机在参数扰动条件下的高性能鲁棒控制问题,提出一种基于模型预测控制和扰动观测器的感应电机无偏速度控制方法。基于串级控制结构设计内环模型预测转矩控制器和外环鲁棒速度控制器。在考虑电机电流和电压约束的最小损耗及参数随转速变化的前提下,提出一种改进的连续控制集模型预测控制器(CCS-MPC)作为内环转矩控制器;将稳定化MPC方法与离散时域扰动观测器(DOB)相结合,在同时考虑参数不确定性和负载转矩的影响以及电机的转矩限制的前提下,设计外环鲁棒速度控制器,该速度控制器为内环转矩控制器提供参考转矩;通过给出相应的定理和推论验证所提出的转速控制器的鲁棒性;设计物理实验对所提控制方法进行验证。结果表明:在考虑电机转矩限制的条件下,所提出的控制方法具有良好的瞬态及稳态响应,且在负载转矩扰动下具有较好的鲁棒性。     

基于动态变边界层的PMLSM新型终端滑模控制

为了提高永磁直线同步电机控制系统的动态响应速度和鲁棒性,提出了一种动态变边界层新型终端滑模(DITSM)控制方法。首先,在全局快速Terminal滑模面中引入积分项,构建积分型全局快速Terminal滑模面,在降低抖振的同时避免了奇异问题;其次,设计动态变边界层饱和函数来替代传统饱和函数,保证状态轨迹可以收敛到切换平面而不是边界层内,提高了系统鲁棒性;最后,设计超螺旋干扰观测器估计未知扰动,并采用前馈补偿的方式将观测值引入控制率,增强了系统抗干扰能力。经过仿真验证,DITSM控制方法不仅保证了系统全局鲁棒性,而且有效提高了系统跟踪精度和响应速度。