基于增强微分器的永磁同步电机速度控制研究

为了实现永磁同步电机高精度速度控制,提出一种将自抗扰和增强微分器相结合的新型自抗 扰速度控制方法．该方法通过增强微分器提取速度信号,并以此作为系统的输出构造线性扩张状态 观测器,对负载扰动和其他噪声进行估计和补偿．避免了常规差分方法带来的噪声放大问题,防止 将测量噪声引入线性扩张状态观测器中,影响系统的控制精度．仿真结果表明：新型自抗扰速度调 节器相对于ＰＩＤ调节器和普通自抗扰速度调节器,响应速度更快且超调小,尤其在速度测量环节 存在噪声和低速情况下,系统控制精度更高．     

基于跟踪微分器的加速度反馈控制

为了提高航空光电稳定平台的抗扰性的同时不增加平台成本,本文在传统平台的电流反馈、速度反馈、位置反馈系统的基础上增加基于跟踪微分器的高增益加速度反馈环节,相对于传统基于差分的加速度反馈系统,基于跟踪微分器的加速度反馈系统改善了其对噪声干扰敏感等问题。通过模拟转台,对平台进行1°、0~2.5Hz正弦扰动测试,结果表明:相对于传统速度反馈平台系统,基于跟踪微分器的加速度反馈系统,超调量减小了约4.9%,视轴稳定精度提高了至少63.4%,平台的过渡过程加快;且该伺服系统结构简单,有较好通用性和实用价值。     

一种高阶滑模控制的永磁同步电机磁通和电阻辨识

文章采用一种新型高阶滑模控制技术以及滑模微分器实现永磁同步电机位置跟踪控制,提出了电机磁通、电阻的辨识方法。由于系统输出耦合,文中首先利用反馈线性化进行解耦,并设计了高阶滑模控制器。考虑到定子电阻和永磁体磁链是随温度变化而变化的,文章介绍了一种新型参数估计方法,通过对同步电机高阶滑模控制器设计,并结合一个精确滑模微分器来实现电机内部参数的辨识,减小参数扰动对控制性能的影响。仿真实验的结果表明,多输入多输出的永磁同步电机磁通、电阻得到了估计,系统具有较好的动态性能。     

售货机直流电机升降系统控制策略研究

为了提高直流电机位置控制系统的精度和速度,在传统三闭环系统的基础上增设微分负反馈,通过预测位置变化趋势,在抑制超调的同时保证系统动态响应速度,提高抗负载扰动能力。在确保无超调的微分负反馈下,引入前馈补偿环节,进一步获得更好的跟踪性能和精度。通过仿真分析,证明该策略具有超调快速响应、抗负载扰动和高性能跟踪等特性,能够提升售货机升降接货装置的性能。     

改进的跟踪微分器设计

为了提高跟踪微分器的鲁棒性,本文在深入分析非线性滑模跟踪微分器的基础上,利用李亚普诺夫稳定性定理提出一种改进的二阶滑模非线性跟踪微分器。该跟踪微分器综合了线性跟踪微分器和非线性跟踪微分器的优点,可实现任意信号的跟踪和微分,并且结构简单、易于实现。最后对该跟踪微分器和超螺旋跟踪微分器进行了仿真,结果验证了改进的二阶滑模跟踪微分器能够有效削弱超螺旋跟踪微分器微分输出的抖振现象。     

飞翼布局无人机反步L2增益纵向着陆鲁棒控制

针对存在干扰的飞翼布局无人机纵向着陆控制问题,提出一种基于super twisting滑模干扰观测器与跟踪微分器的反步L_2增益鲁棒控制方案.为解决反步控制虚拟控制量求导复杂的问题,设计了跟踪微分器对虚拟控制量进行求导,同时综合采用super twisting滑模干扰观测器和L_2增益鲁棒项增强了控制系统的鲁棒性.仿真结果表明,无人机高度、空速都跟踪上控制指令,垂直接地速度在允许的范围内,与传统的PID着陆控制方案相比具有更好的着陆控制性能.     

水下运载器非奇异快速终端滑模控制

针对传统基于线性滑模面的滑模控制方法收敛速度慢、易于颤振的难题,提出一种新型多变量非奇异快速终端滑模控制方法. 利用Lyapunov稳定性理论对该方法进行理论分析,结果表明：系统位置跟踪误差和速度跟踪误差将在有限时间内收敛到小球域内, 并且小于相同参数条件下传统基于线性滑模面的滑模控制方法. 以正在开发的北极星号遥控水下运载器的四自由度控制为研究对象, 将该方法和基于指数趋近律的传统滑模控制方法进行仿真对比, 结果表明：当存在较强未知外干扰和较大参数不确定性以及测量噪声时, 该方法相对传统滑模控制方法可以获得更快的动态响应速度、更高的稳态控制精度和更平滑的控制输入．     

永磁同步电机高阶滑模控制与扰动转矩估计

文章采用一种新型高阶滑模控制技术以及滑模微分器实现永磁同步电机位置跟踪控制和扰动转矩的在线估计.在分析电机的非线性模型后,由于系统输出耦合,利用输入输出反馈线性化进行解耦.设计了消除抖颤问题的高阶滑模控制器.扰动转矩的估计可以滑模变量及其各阶微分值得到,从而未知不确定因素转换为系统自身输入,减小了负载扰动对位置的影响,有效提高系统的性能.仿真实验的结果表明,多输入多输出的永磁同步电机扰动转矩得到了有效估计,系统位置跟踪的误差不超过0.12弧度,具有较好的动态性能.     

基于滑模观测器的永磁同步电机 无位置传感器控制研究

为了实现内置式永磁同步电机的无位置传感器控制,设计了一种改进型滑模观测器。基于等效 反电动势建立滑模观测器,采用饱和函数替代传统开关函数,有效改善了观测器输出的抖振问题;利用单相 锁相环替代传统锁相环计算转子位置信息,省去了低通滤波器和相位补偿环节,同时利用前向差分变换法替 代微分运算,降低了计算噪声;采用滑模速度控制器替代传统的 PI 控制,提高了系统的抗干扰能力。仿真 验证结果表明,该方法能很好地消除系统抖振,减小超调,加快系统的响应速度。     

跟踪微分器的等效线性分析及优化

为了解决跟踪微分器跟踪函数选取多样、参数调整困难的问题,研究跟踪微分器在平衡点附近的等效线性模型.提出平衡点附近非线性跟踪微分器的统一型式,用Lyapunov方法证明统一模型的稳定性.将统一模型在平衡点处线性化,得到不同非线性结构对线性化参数的影响,仿真算例验证了线性化模型的等效性.基于等效线性模型的频率特性分析跟踪微分器的滤波性能及相位滞后,据此提出跟踪微分器的参数优化方法.提出前馈补偿的复合跟踪微分器,减小相位滞后并抑制前馈噪声.数值仿真结果验证了跟踪微分器参数优化方法的可行性,表明所提复合跟踪微分器具有最佳的跟踪误差与微分误差组合.     

一类非匹配不确定纯反馈非线性系统新型变幂次趋近律滑模控制

针对以熔化极气体保护焊（gas metal arc welding,GMAW）为代表的一类非匹配不确定纯反馈非线性系统的输出问题,提出一种基于变幂次趋近律的滑模控制方法。首先,采用滑模微分器得到含系统非匹配不确定性干扰的输出一阶导数。得益于终端滑模有限时间稳定的性能,该方法具有估计精度高、估计误差收敛速度快的优点。然后,提出一种新型的变幂次趋近律,并证明在相同增益下,其趋近速度均快于现有各种趋近律,且具有自适应调节趋近速度的能力,既保证了在全局范围内系统轨迹有限时间趋近滑模面,又避免了在滑模面附近出现抖振。最后,采用变幂次趋近律滑模变结构控制方法和传统趋近律滑模变结构控制方法分别对带有非匹配干扰的GMAW中的弧长进行控制仿真,并对比弧长跟踪效果,分析稳态误差。结果表明,变幂次趋近律滑模变结构方法能够有效的提高系统收敛的快速性,滑模控制方法对于非匹配不确定非线性系具有强鲁棒性。     

永磁同步电机无位置传感器控制策略研究

针对电子水泵用永磁同步电机无传感器控制系统中调速存在超调、抖振和响应慢的问题,采用一种混合滑模变结构的速度环和龙伯格观测器的PMSM无传感器控制算法.在转速环环节设计基于新型趋近律的滑模速度控制器,在传统指数趋近律的基础上,在等速项中加入运动点的运动误差,采取双曲正切函数替代比较切换函数,改善趋近滑模面运动过程中的收敛...     

一种Buck型变换器的滑模变结构PID控制器设计

针对Buck变换器电路的内部关系,应用滑模变结构理论与常规PID控制的复合控制策略,设计了一种滑模变结构PID控制器。避免了传统PID控制积分引起的超调和滑模控制存在的固有抖振问题,易于工程实现且鲁棒性强。仿真结果表明：与传统的控制技术相比,滑模PID控制器能保证在趋近运动阶段有较短的上升时间（约50ms）,在滑动模态阶段有较小的超调量,提高了系统的暂态稳定性。     

基于粒子群优化的板球系统双闭环滑模控制

板球系统是高阶、开环不稳定的非线性系统,本文基于板球系统简化模型,结合Lyapunov稳定性原理,在双闭环控制方案的基础上,设计滑模变结构位置控制器,并使用粒子群算法对滑模界面参数和滑模趋近律参数进行优化,提高了控制精度,减消了滑模抖振。仿真实验表明,与传统双闭环PID控制相比,滑模变结构控制算法响应速度更快,达到稳定状态时间更短,具有更好的跟踪与鲁棒性能。     

基于分段幂次函数滑模观测器的 永磁同步电机速度控制

为了提高永磁同步电机的控制性能,解决传统滑模控制器中存在的抖振和响应速度慢等问题,提出一种采用分段幂次函数的新型滑模观测器。利用Lyapunov稳定判据对系统稳定性进行了证明,并在新型滑模观测器前设计了滑模速度控制器,最后与传统的PI控制器进行仿真比较。Matlab仿真和实验结果表明,新型滑模观测器结合滑模速度控制器的控制方法具有更强的鲁棒性和更快的收敛速度,在抑制系统抖振方面具有更优的性能,所得结果验证了所提出方法的有效性。     

快速刀具伺服系统的模糊自适应滑模控制

针对由永磁同步直线电机驱动的快速刀具直线伺服系统在高频输入信号下跟踪控制精度低的问题,设计了模糊自适应滑模控制算法.算法采用滑模控制进行跟踪,利用模糊自适应控制方法对传统滑模控制器中的不连续控制量进行模糊逼近,同时对实际运行中系统的不确定因素进行补偿,并设计了相应的自适应算法以补偿模糊控制律的不足,从而有效降低抖振.仿真结果表明,算法可以解决伺服系统的高频跟踪问题,具有较快的响应速度,对负载扰动有较强的鲁棒性.     

高超声速飞行器快速平滑自适应二阶滑模控制

为解决高超声速飞行器在爬升的过程中存在严重匹配/非匹配不确定性的问题,提出了一种新型的自适应超螺旋滑模控制方法以抑制爬升段存在的匹配不确定性,并将该方法与滑模微分器相结合,以解决爬升段存在的非匹配不确定性.首先用滑模微分器估计反馈线性化模型中速度和高度的各阶导数,以缩小反馈线性化模型与原模型的差距;其次在传统超螺旋滑模的基础上,加入线性项以提高收敛速度;将积分项中不连续的符号函数连续化,保证控制输入的平滑性,更大程度削弱抖振;针对未知上界复合干扰,设计了一种自适应参数可增大可减小的自适应律,保证参数既不过大估计,又可放宽初值的选取,保证收敛速度. 仿真结果表明:改进后的控制方法可实现状态量在有限时间内跟踪上指令信号,完成控制要求;且相较于传统超螺旋滑模控制算法,改进的控制方法控制输入更加平滑,收敛速度更快,从而验证了该方法的有效性以及先进性.     

单电磁悬浮系统的神经网络模糊滑模控制

为实现单电磁悬浮系统悬浮气隙的精确控制,提出一种基于神经网络的模糊滑模控制方案.根据单电磁悬浮系统的动态非线性数学模型,设计使系统状态在有限时间内到达稳定点的滑模面,同时根据滑模切换状态,通过引入神经网络的模糊控制方法对滑模切换控制量的增益进行评估,实时对滑模控制量进行调整,实现切换控制信号的柔化.基于神经网络的模糊滑模控制系统不仅能很好地跟踪给定信号,而且能削弱滑模控制抖振,对外部扰动具有完全的鲁棒性.仿真结果表明,所设计的控制系统零超调,具有速度跟踪性能,对外部扰动具有很强的鲁棒性.