基于改进型双幂次组合趋近律的永磁同步电机无模型滑模控制

针对采用PI控制或传统无模型滑模控制（MFSMC）的永磁同步电机（PMSM）实际运行时因内部电磁参数摄动导致系统控制性能下降的问题,提出一种新型无模型滑模控制算法（IMFSMC）。首先,建立参数摄动下PMSM超局部模型;其次,设计改进型双幂次组合趋近律加快系统在趋近滑模面阶段的收敛速率;再次,设计扩展滑模扰动观测器（ESMDO）实时观测系统未知总扰动;同时,利用Lyapunov稳定性判定第二方法证明所设计控制器和观测器的稳定性;最后,将IMFSMC、MFSMC以及PI控制的仿真和实验进行对比,结果证明所提方法可以有效加快转速响应速率,增强系统的鲁棒性。     

一种自适应滑模观测器的感应电动机转速辨识研究

在感应电动机无速度传感器矢量控制系统中,针对滑模观测器存在的转速抖振与辨识精度低的问题,设计了一种基于分段函数的自适应滑模观测器.首先,该观测器利用定子电流实际值与观测值的误差来构造滑模面,并使用了具有独立增益的分段函数作为电机观测模型的校正项,观测器的稳定性由李雅普诺夫理论(Lyapunov)证明.然后,以滑模趋近律...     

基于滑模观测器的质子交换膜燃料电池阴极进气系统解耦控制

针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）阴极进气系统,提出了一种新型的解耦控制策略,解决了系统进气流量与压力的协同控制难题,实现了二者的高精度控制。建立了关于流量和压力的线性变参数模型,基于模型设计了一种滑模观测器与状态反馈控制器相结合的控制方案,其中状态反馈的增益值通过线性二次型调节器（LQR）进行求解。将控制方案在PEMFC阴极试验平台上进行验证,结果表明,本文方法可以实现对进气流量和压力的高精度控制,达到解耦控制的目的。     

基于随机滤波器的无位置传感器SMPM电机磁通辨识

用随机滤波器对无速度传感器的交流永磁电机的转子磁通进行观测.观测过程中为了降低计算量,采用参数的混合辨识方法,把滑模观测器引入磁通辨识系统,代替位置传感器对转子位置和速度进行估计.用Matlab7.0建立离线辨识模型,仿真分析了转子磁通估计值与实际值之间的误差,以及磁通估计值随负载转矩大小的变化情况.     

基于尿素选择催化还原系统的氨覆盖率非线性降维观测器设计

针对尿素选择性催化还原(urea-SCR)系统氨覆盖率状态变量不可测量问题,在输入-状态稳定性理论(ISS)框架下设计了一款降维观测器。为保证观测器误差动态的鲁棒性,将温度、废气流量传感器测量等模型误差看作外部扰动,在ISS理论框架下进行了分析。为了提高观测器对噪声的鲁棒性并减少估计的静态误差,本文通过线性矩阵不等式(LMI)和凸优化得到了尽可能小的观测器增益。在enDYNA精确发动机模型的FTP75测试循环下进行了瞬态仿真,与普通的机理观测器对比表明,本文提出的降维观测器对外界干扰和参数不确定性具有更强的鲁棒性。     

基于高阶燃料电池模型的多目标滑模控制

为了提高质子交换膜燃料电池（PEMFC）的效率和寿命,对燃料电池的多个状态进行了精确控制。首先,在Simulink中建立了12阶燃料电池模型,运用试验数据对建模参数进行拟合,仿真模型的输出电压最大误差为3.68%。其次,基于所建立的模型设计了3输入、3输出滑模控制器,通过空压机电压、阳极进气流量和冷却水流量分别控制电堆过氧比、阴阳极气体压力差和温度。仿真结果表明：与PI控制器相比,当负载电流突变时,所设计的滑模控制器缩短了3 s的过氧比控制过渡时间,阴、阳极压力差波动从40 Pa降低至2 Pa左右,并且温度波动控制在0.05 K以内。     

基于三阶PI的MRAS观测器的永磁同步电机无传感器控制

针对传统模型参考自适应(MRAS)的永磁同步电机无传感器控制在运行过程中因转速突变和参数变化引起的动态跟踪误差大和鲁棒性差的问题,提出一种基于三阶PI的MRAS观测器。在传统MRAS中引入三阶PI,可以有效地减少突发扰动时的跟踪误差,抑制滑模抖振,使系统具有良好的稳定性和鲁棒性。对传统MRAS与所设计的观测器进行仿真实验对比,设计的观测器抑制外部扰动能力强、对电机内部参数变化不敏感、跟踪精度高以及抖动弱化明显。     

多航天器系统的编队包含鲁棒协同控制

研究了多航天器系统在执行器和传感器故障作用下的编队包含协同控制问题。首先,对航天器的轨道动力学系统进行建模,并进行线性化处理;其次,设计自适应广义观测器,以获得系统状态以及执行器和传感器故障的估计值;再次,通过调整非奇异矩阵,提高观测器性能,使观测器误差收敛到原点附近;从次,基于估计的系统状态和执行器故障,设计了编队包含控制器,并利用Lyapunov理论分析得到编队误差和观测器误差收敛的充分条件;最后,通过仿真实例验证了所设计算法的系统性能。     

基于一致渐近稳定观测器的模块化多电平变流器控制系统设计

为了实现模块化多电平变流器(MMC)各模块之间电容电压均衡,减少电压传感器数量,设计非线性的降维状态观测器,并提出基于该观测器的系统控制方法.依据三相MMC拓扑结构,以三相环流、交流输出电流和所有模块电容电压为状态变量,建立状态空间模型. 结合模型,提出观测器的设计方法,该观测器通过测量MMC电路中6个桥臂电流和6个桥臂投入模块总电压,结合开关信号观测得到各模块电容电压. 利用无源理论和持续充分激励条件,证明在载波移相调制策略和最近电平调制策略下,观测器误差模型是一致渐近稳定的. 以该观测器为基础,设计MMC功率电流双闭环控制器. 通过搭建的仿真模型验证所设计观测器的观测值能够准确跟踪实际值,系统鲁棒性和动态性能较好.     

虚假数据注入攻击下基于扩张观测器的滑模控制研究

针对虚假数据注入(FDI)攻击下的信息物理系统(CPS),研究了一种基于滑模和扩张观测器的控制方法.首先对系统进行动态线性化,构造了扩张观测器并对观测误差的收敛条件进行了分析.其次,设计了积分滑模面,通过线性矩阵不等式的形式导出滑动模态系统的渐近稳定判据,求出了系统满足L₂增益性能的滑模向量.接着,基于指数趋近律,提出了用来消除量化误差和广义干扰的自适应积分滑模控制器,以使系统能到达滑模面.该方法估计精度高、响应速度快,对FDI攻击和量化参数失配具有较强的鲁棒性.最后,数值仿真验证了该方法的有效性.     

基于双观测器的机器人自适应摩擦补偿控制

针对机器人系统中存在关节摩擦的问题,提出一种基于终端滑模观测器和摩擦状态观测器的双观测器自适应摩擦补偿反演控制方案:为避免速度测量带来的噪声影响,设计终端滑模观测器对机器人的速度进行估计;考虑到摩擦力无法直接获取,采用连续LuGre摩擦模型,设计摩擦状态观测器和摩擦参数自适应律,得到摩擦的估计值;结合摩擦估计值设计反演控制器,使机器人在受到关节摩擦影响的情况下能有效跟踪期望位置轨迹。最后通过Lyapunov函数证明闭环系统的稳定性以及机器人轨迹跟踪误差的收敛性,并通过MATLAB仿真验证该控制方案的有效性。仿真结果表明,该控制方法能有效抑制关节摩擦对机器人轨迹跟踪的影响,提高了系统的位置跟踪精度。     

基于鲁棒状态估计的永磁风电系统最大功率控制

为了提高传统风能最大功率跟踪控制的鲁棒性,提出新的滑模自适应最大功率跟踪控制策略。由于实际无速度传感器的风电系统变量难以测量,为此构造滑模状态观测器,估计系统转速跟踪误差,基于估计值设计了滑模自适应最大功率跟踪控制器。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了完整的风电系统仿真模型,仿真结果表明,所提出的控制策略在不同风速扰动作用下能实现良好的跟踪和控制效果,提高了风电系统的鲁棒性,保证了风电系统的最大功率输出。     

基于自适应模糊滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器运行

目前永磁同步电机多采用滑模观测器来估算转子位置。针对简单滑模观测器所存在的抖振问题,提出了基于自适应模糊滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器运行。在分析了自适应模糊和滑模的原理后,设计了自适应滑模观测器,并搭建自适应模糊滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器运行的实验平台。实验结果表明,提出的自适应模糊滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器运行精度高、性能稳定。     

感应电动机全局高阶滑模观测器

提出了一种基于高阶滑模的感应电动机全局滑模观测器,用于实现电机转速及转子磁链的高精度辨识。通过设计全局滑模面,实现了观测器在整个控制过程中均处于滑动模态,提高了观测器的鲁棒性。设计的高阶滑模控制律可以得到平滑的等效控制信号,实现了直接将滑模控制信号用于系统状态观测,提高了观测精度。仿真和试验结果表明:所设计的滑模观测器有效地抑制了抖振现象,具有良好的观测精度,并且对外部负载扰动及内部参数摄动具有较强的鲁棒性。     

基于滑模观测器的故障检测与重构方法

针对不确定控制系统的故障诊断问题,提出了一种利用滑模观测器进行故障检测与重构的方法.首先设计滑模观测器,以实现系统的执行机构和传感器的故障重构,然后在对系统传感器的故障重构中,采用设计二级观测器构造一个虚拟等效系统的方法提高重构精度,通过运用低通滤波器,将原始的传感器故障以执行器故障的形式表示,并用线性矩阵不等式(LMI)方法来设计观测器.该方法能够更准确的估计出系统的传感器故障,最后给出的数值仿真实例说明了其有效可行性.     

基于滑模观测器的不确定系统传感器故障重构

针对一类不确定线性系统,讨论了观测器匹配条件不满足下的传感器故障重构方法．首先,引入增维向量形成观测器匹配条件不满足增维系统,使得增维系统的未知输入包含原系统的未知输入和传感器故障向量;其次,通过构造辅助输出的方法,使得观测器匹配条件满足,然后再利用高阶滑模观测器对辅助输出进行精确估计;第三,基于辅助输出的精确估计,设计鲁棒滑模观测器对系统状态进行估计,在此基础上提出一种传感器故障代数重构方法;最后,通过对一个四阶飞行器模型进行仿真,验证了方法的实用性和有效性．     

基于神经网络干扰观测器的Terminal滑模控制

针对一类非线性不确定系统,通过构建动态干扰观测器系统,提出一种快速神经网络干扰观测器。根据干扰观测误差在线调节神经网络权值,实现对未知综合干扰的逼近,逼近误差一致最终有界。基于神经网络干扰观测器设计了自适应Terminal滑模控制方案,严格证明了闭环系统状态在有限时间内收敛到零,从而提高了状态的收敛速度。最后,通过一个倒立摆的仿真例子,验证了系统的快速性和神经网络干扰观测器的逼近能力。     

基于滑模状态观测器的永磁风电系统最大功率点跟踪控制策略

为了提高传统风能最大功率点跟踪控制的鲁棒性,提出了新的滑模自适应最大功率点跟踪控制策略。由于实际无速度传感器的风电系统变量难以测量,为此构造了滑模状态观测器来估计系统的转速跟踪误差,并基于估计值设计了滑模自适应最大功率点跟踪控制器。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了完整的风电系统仿真模型。仿真结果表明,在不同风速扰动作用下,所提出的控制策略均能实现良好的跟踪和控制效果,提高了风电系统的鲁棒性,保证了风电系统的最大功率输出。     

基于分数阶滑模观测器的感应电机速度估计

速度传感器是高性能感应电机控制系统的重要组成部分,当其精度降低或故障时会严重影响控制性能.为了实现感应电动机控制系统所需的转子磁链和速度的准确估计,结合滑模控制理论与分数阶微积分理论设计了转速及磁链的高精度观测器.采用定子电流观测误差构成滑模面,根据李雅普诺夫定理设计了分数阶滑模控制率,并用李雅普诺夫理论和分数阶理论证明了该方法的收敛性和稳定性.仿真研究表明:该方法有效地削弱了滑模观测器中抖振现象,能在全速范围内准确、快速地估计出电机磁链和转速.并验证了该观测器对负载扰动和转子电阻扰动有较强的鲁棒性.     

基于扰动补偿和非奇异终端滑模器的永磁同步电机矢量控制

针对永磁同步电机滑模控制中系统的全局渐进稳定性,设计了基于非线性滑模面的非奇异终端滑模速度环控制器,保证了系统有限时间的收敛,同时避免了系统的奇异问题,减小了系统的抖振,提高了系统的稳态精度。为了提高系统的抗干扰能力和控制精度,设计了扰动观测器,并将观测扰动值反馈到速度控制器中。针对位置传感器安全性、可靠性等问题,设计了滑模位置观测器,实现了位置信号的实时快速精确跟踪。仿真结果表明,提出的控制策略能够有效地提高系统的控制精度与响应速度,增强了系统的抗干扰能力。