永磁同步电机调速系统H∞鲁棒控制

针对表面式永磁同步电机调速系统易受参数摄动和负载扰动等不确定性因素的影响问题,在传统矢量控制方案基础上提出了H_∞鲁棒控制策略。首先,在系统状态空间表达式误差模型下,考虑扰动因素设计了基于哈密顿-雅可比不等式的H_∞鲁棒电流控制器,实现了电流控制的鲁棒性;其次,在运动方程扩展状态空间表达式下,设计了基于线性矩阵不等式的H_∞状态反馈控制器增益型H_∞滑模面,进一步设计滑模控制律,得到了鲁棒H_∞滑模速度控制器,确保了速度控制的鲁棒性,改善了系统的动态品质;最后通过仿真和半实物仿真实验验证了该文提出控制策略的有效性和可行性。     

时滞相关滑模L2-L∞控制非线性不确定系统

针对一类非线性不确定时滞系统,依据变结构控制理论,设计了时滞相关滑模控制器使系统状态到达并保持在预先设计的比例-积分型滑模面上。在此基础上设计了无记忆L2-L∞状态反馈控制器,应用线性矩阵不等式方法,给出了系统滑动模态鲁棒渐近稳定且具有L2-L∞扰动衰减水平γ的时滞相关充分条件。应用锥补线性化方法将非凸可行性求解问题转化为受线性矩阵不等式约束的序列最小化问题。结合数值实例,通过时滞相关滑模控制器使系统状态稳定在给定的滑模面,应用Matlab中的LMI（Linear Matrix Inequation）工具箱求解得到了状态反馈控制器,并应用该状态反馈控制器使系统滑动模态鲁棒渐近稳定,且具有L2-L∞扰动衰减水平γ,证实了该方案的可行性。     

时滞区间广义系统的鲁棒非脆弱H∞控制器

研究了状态反馈控制器增益具有摄动的一类时滞区间广义系统的鲁棒非脆弱H∞状态反馈控制问题。这个问题通过对系统进行广义二次能稳定且满足H∞范数界的研究而得到解决。设计的状态反馈控制器,其增益也是区间矩阵。控制器的设计可以通过求解一组线性矩阵不等式(LMI)得到。最后,数值例子说明了本文所给方法的有效性。     

考虑气动系统的高速受电弓分层控制

针对气动系统动态特性影响受电弓主动控制精度的难题,提出一种计及响应时间延迟的分层控制策略。上层控制器采用混合H₂/H_∞鲁棒控制策略。根据设定的受电弓运行状态的3个性能指标,构建多目标状态反馈控制律。通过求解线性矩阵不等式,得出主动控制力;下层控制器基于内模控制（IMC）理论,采用遗传算法,建立气动系统的一阶等效简化模型,设计仅与单一参数相关的内模-比例积分微分（PID）控制器。加快对上层控制器输出控制值的跟踪速率。通过列车不同运行速度下的仿真计算,验证了分层控制器的有效性和鲁棒性。仿真结果表明,下层控制器能够有效减少响应时间,明显改善气动系统的响应延迟。相比于传统单层控制,分层控制的接触力标准差下降率提高10%左右,有效抑制了弓网耦合振动,提高了高速弓网受流质量。     

基于Riccati法和LMI法的系统鲁棒控制器比较研究

系统地分析了在标准H∞控制问题中设计鲁棒状态反馈控制器时较为普遍使用的Riccati法和LMI法 ,比较了两种方法的三点区别。并举例分别设计两种状态反馈控制器 ,对含有控制器的系统进行仿真研究。验证了基于LMI方法的优越性     

基于改进型双幂次趋近律与全局快速终端滑模观测器的IPMSM调速系统滑模控制

针对内置式永磁同步电机（IPMSM）速度环中存在的内部参数摄动与外部负载扰动等问题,为了提高速度控制系统的动态性和鲁棒性,该文提出一种基于改进型双幂次趋近律（IDPRL）与全局快速终端滑模观测器（GFTSMO）的滑模控制方法。所提趋近律在幂次项中引入系统状态变量,减少了稳态误差,解决了快速趋近滑模面和抖振抑制之间的矛盾。设计一种基于IDPRL的IPMSM滑模速度控制器。为了进一步减少系统状态的稳态误差,设计了一种GFTSMO,该观测器不仅能够减少趋近律的开关增益,还能实现系统扰动的准确补偿。仿真和实验结果验证了所提的滑模控制方法的可行性和有效性。     

基于新型趋近律和混合速度控制器的IPMSM调速系统滑模变结构控制

为了提高内置式永磁同步电机(IPMSM)调速系统的动、静态性能,提出了一种基于新型变速趋近律的滑模控制器,该新型趋近律基于反双曲正弦函数,根据系统状态量,采取变带宽趋近方式,可有效抑制系统的稳态转矩脉动。为解决滑模控制中电机起动时响应速度快与起动电流大的矛盾,提出了一种基于PI和滑模控制(SMC)的混合速度控制器(HSC),该混合速度控制器中滑模控制基于新型趋近律,通过控制器输入值的大小选择控制方式,有效解决了上述矛盾问题,且该控制器可进一步提高系统的响应速度并能进一步抑制稳态转矩脉动。通过仿真和实验,验证了该速度控制器和该新型趋近律的可行性以及有效性。     

永磁同步电机无位置传感器双滑模鲁棒控制

基于表面式永磁同步电机在二相坐标下的数学模型,采用滑模变结构方法设计了由滑模控制器和扩展滑模观测器组成的鲁棒控制系统。针对电机参数摄动和负载扰动对驱动性能的影响,以转速误差为参量建立滑模面,构造滑模速度控制器以取代目前在大多数控制方案中使用的PI控制器,利用Lyapunov理论推导出自适应速度控制律,得出速度控制的参考电流和参考电压表达式。由扩展滑模观测器估算转子速度和位置,分析得到观测器的收敛条件及自适应率,证明了其稳定性。理论分析表明该方案的控制器和观测器性能不依赖于电机参数和负载干扰,具有较强的鲁棒性。仿真结果验证了控制方案的有效性与正确性。     

笼型异步风力发电机新型滑模无速度传感器控制

设计了基于滑模的笼型异步风力发电机无速度传感器控制算法,提出了一种新型滑模面,根据李亚普诺夫稳定性理论设计了速度自适应律,分析了滑模面参数选择对提高系统收敛速度的影响。与传统滑模无速度传感器控制相比,该算法可降低滑模增益的选择,提高系统稳定性和收敛速度。最后,通过仿真验证了该算法的控制性能。     

永磁同步电机干扰观测复合滑模控制技术

为了提高在永磁同步电机（PMSM）转速环控制中的滑模控制(SMC)的全局收敛性,提出了一种复合SMC策略,综合了线性滑模面和非奇异终端滑模面的特点,组成新的滑模面,提高了SMC在不同运动阶段的收敛性。在此基础上对传统的幂次趋近律做出改进,改善了SMC在稳态时刻的收敛速度降低的问题。同时,使用基于SMC规律的干扰观测器来观测系统中的未建模动态和未知干扰,对设计的SMC进行补偿,降低SMC对于控制器高增益的依赖性,从而有效改善控制器在稳态时刻因滑模高增益而产生的抖振,提高SMC的控制性能。最后,通过仿真和试验证明控制方法的有效性和可行性。     

永磁同步电机幂次变速趋近律积分滑模控制

为了提高永磁同步电机转速伺服控制性能,针对伺服系统模型参数不确定和外部扰动强的特点,利用基于趋近律设计方法的滑模控制理论,设计了一种永磁同步电机转速伺服积分滑模控制器。滑模面函数中的状态偏差积分项,确保了转速跟踪稳态无静差;通过引入非线性幂次组合函数构造的基于跟踪偏差的变速趋近律,使得切换增益具有随系统偏差自适应调整的特性,并可有效抑制滑模控制输出的抖振。经与转速伺服PI控制器对比实验表明,变速趋近律积分滑模控制器具有更好的动、静态特性和鲁棒性。     

永磁同步电机改进滑模观测器矢量控制

针对滑模观测器在永磁同步电机无位置传感器控制系统存在的高抖振、收敛速度较慢、观测精度差等问题,提出一种基于自适应滑模增益的变幂次趋近律的新型滑模观测器,该趋近律在幂次趋近律的基础上,增加由观测转速、磁链和外部输入预期目标电流误差组成的自适应滑模增益变指数项,自适应滑模增益变指数项具有时变的较快收敛速度,有效解决原有趋近律趋近模态时间过长的问题,使用李雅普诺夫稳定判据对系统进行了稳定性分析。通过新型滑模观测器和传统滑模观测器进行对照实验,结果表明,相对比较而言所提出的新型滑模观测器收敛速度更快,高频抖振削弱和带载能力加强,自适应滑模增益能有效控制电流误差幅值,最后观测精度提高了20%以上。     

具有增益调度切换增益的永磁同步电机滑模控制

滑模控制器的切换增益需要随着参数摄动和外部扰动变化,但是增大切换增益会加剧系统抖振。针对这一问题,采用增益调度和自适应相结合的方法对永磁同步电机滑模控制器的切换增益进行实时整定。该方法根据自适应律在线调整切换增益系数的边界范围,同时以关于直轴、交轴电流的积分滑模面函数作为调度变量,在允许边界范围内对切换增益系数进行增益调度。所设计方法在保证系统鲁棒性的前提下,削弱了系统抖振,改善了控制性能。     

基于改进指数趋近律的感应电机滑模转速观测器研究

针对无速度传感器感应电机矢量控制系统的转速估计问题,基于指数趋近律的滑模观测器能够有效削弱系统抖振,但传统指数趋近律仍存在增益固定的等速趋近项,因此其抖振问题仍然存在。为此,该文提出一种基于改进指数趋近律的滑模观测器来进一步削弱系统抖振,并实现了对系统状态的自适应控制。首先,选取定子电流误差作为滑模面,设计定子电流和转子磁链观测器,并通过将定子电流观测信息引入传统指数趋近律作为可变增益,实现了观测器对系统状态的自适应控制,能够在削弱系统抖振的同时保证系统收敛速度。进一步构建转速自适应观测器,并通过李雅普诺夫稳定性定理推导转速自适应律,实现对电机转速的准确观测。对比实验结果表明,该文提出的观测器能根据系统状态自适应调节系统收敛速度,并有效削弱传统基于指数趋近律滑模观测器中存在的抖振现象。     

2种改进的滑模并网逆变器控制策略

为改善光伏并网逆变器控制系统的动态性能,根据并网逆变器数学模型,提出利用指数滑模变结构控制律和平方根滑模控制律,设计基于改进滑模变结构的单相电流环光伏并网逆变器控制系统.推导了滑模变结构控制在并网逆变器应用的滑模面存在性,并利用李亚普诺夫定理证明了系统稳定性.针对所选滑模控制律存在的非线性可能引起系统抖振的问题,采用单位控制连续化方法,使改进后的控制算法在切换面附近具有高增益特性,使系统具有抵抗干扰和参数摄动的能力.最后对2种控制方法进行了比较,证明改进的指数滑模变结构有更精准的跟随特性.     

直线电机进给系统趋近律滑模控制研究

针对直线电机进给伺服系统采用传统滑模控制时,需要设计多个滑模面、滑模面的切换易引发系统抖振的问题,引入了趋近律滑模,设计了新型滑模控制器,伺服系统的位置和速度调节均采用趋近率滑模控制,并通过李雅普诺夫函数证明了控制器的稳定性。仿真结果表明,趋近律滑模的引入有效地抑制了传统滑模控制中存在的抖振现象,提高了伺服系统跟踪精度。     

基于指数趋近律的Buck变换器滑模控制方法研究

在滑模电压控制Buck变换器基础上,增加电感电流状态变量,建立了三阶滑模控制器数学模型,并讨论了滑模面参数选择和系统开关频率估算问题.将指数趋近律应用于三阶滑模控制器,可有效避免因增加系统快速性导致电感电流超调量过大的缺点.构建Simulink模块,并通过Matlab/Simulink仿真,可通过调节趋近律参数使系统同时具备较好的动态特性和稳态精度,进一步验证了算法的有效性.     

无模型固定时间滑模的PMSM变权预测电流控制

针对传统永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统易受电机参数和负载干扰的问题,提出无模型固定时间滑模速度调节的PMSM变权预测电流控制。首先,基于改进的非线性固定时间快速幂次趋近律设计了无模型固定时间滑模速度控制器,并利用扩张状态观测器(ESO)估计和补偿综合扰动项,从而提高了速度环的快速性和鲁棒性,同时减少了抖振。然后,为了综合解决传统的电流环无差拍预测控制电流跟随性与鲁棒性问题,设计了一种无差拍预测电流与滑模预测电流变权复合式电流控制器,有效地保持了电流快速跟随,并增强了电流环的鲁棒性。最后,仿真和半实物实验结果表明了所提控制策略的有效性。     

基于LMI的直线伺服滑模位移跟踪控制

由于直线伺服系统应用在一些高响应、高精度场合时,永磁直线同步电机的电流和速度各自的动态过程在时间尺度上相对接近,所以采用常规矢量控制下的三闭环PID控制方法进行静态解耦会因电流和速度之间存在的非线性耦合影响系统的跟踪品质。该文提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)的滑模控制方法对直线伺服系统进行位移跟踪控制,并将电气子系统和机械子系统作为整体进行控制,利用LMI设计其滑模控制律。通过设计扩张滑模观测器对负载扰动进行鲁棒观测,以保证系统的跟踪性能。通过实验对该算法与三闭环PID控制方法进行对比验证,证明了该方法具有良好的鲁棒跟踪能力。     

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。