一种具有参数不确定性的直流电机系统鲁棒自适应摩擦补偿方法

针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和电机参数不确定性，为提高转台摇摆状态位置跟踪精度，提出了一种新的鲁棒自适应补偿控制器。电机中摩擦模型采用摩擦参数为非一致性变化的LuGre动态摩擦模型。该控制器包含一个参数自适应律和等效PID控制律来估计未知LuGre模型参数和电机参数并给与补偿。最后Lyapunov方法和仿真结果证明该鲁棒自适应补偿控制器保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪，提高了转台摇摆跟踪精度。     

基于鲁棒非线性控制的无刷直流电机调速系统

设计了一种基于鲁棒非线性控制的无刷直流电机速度伺服系统。控制律中包含线性反馈、非线性反馈和扰动补偿三部分,分别实现快速响应、抑制超调和消除稳态误差的功能,采用一个降阶观测器对系统的不可量测状态和未知常值扰动进行估计。通过Matlab/Simulink进行仿真研究,结果表明所设计的控制系统可以对目标转速进行快速平稳和准确的跟踪,且对负载扰动和系统参数差异具有较好的性能鲁棒性。     

考虑模型不确定性的基于分解控制直流电机系统的摩擦补偿方法

针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和电机波动力矩，为提高转台摇摆状态位置跟踪精度，该文基于分解控制的设计方法提出了一种新的鲁棒自适应摩擦补偿方法。该设计具有积分形式的自适应补偿器来补偿常值的可参数化的摩擦模型不确定性，而设计鲁棒补偿器来补偿不可参数化的摩擦模型不确定性。最后综合两种补偿器形成完整的补偿控制律。Lyapunov方法证明了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪性能，仿真结果证实了该补偿方法对高精度运动曲线跟踪的有效性。     

基于状态观测器的直流伺服系统摩擦补偿

针对直流伺服系统中非线性摩擦干扰问题,提出了一种基于状态观测器的滑模变结构控制补偿方法,并给出了稳定性证明.对动态摩擦模型中的不可测状态变量设计了一闭环状态观测器,对动态摩擦力矩进行实时估计.在此基础上,对滑模变结构控制器增益通过RBF(Radial Basis Function)网络进行自适应控制,削弱系统抖振.仿真结果表明滑模-RBF网络控制可对非线性摩擦干扰进行有效的补偿,系统的动态、静态性能得到改善.     

自适应通用模型控制在液压弯辊系统中的应用

针对非线性的电液伺服系统,提出一种利用基于输入等价干扰的通用模型控制算法(ICMC)来设计控制器新策略.该控制器用估计得到的输入等价干扰及时进行自适应前馈补偿.控制器参数整定方便,物理意义明确.ICMC控制器能有效地跟踪液压伺服系统的时变参数和不可测扰动,通过仿真实验表明,该控制方法对非线性的液压弯辊力系统实现自适应控制是正确有效的.     

基于摩擦补偿的直流伺服系统变增益自抗扰控制器

针对摩擦非线性影响直流伺服系统控制性能的问题,提出了一种基于LuGre模型的变增益自抗扰控制(VGADRC)方法。建立了含LuGre模型的直流伺服系统微分方程模型。基于该模型设计摩擦补偿与自抗扰控制(ADRC)相结合的复合控制器。该控制器在不增大观测器增益的前提下,利用LuGre模型前馈补偿系统中的摩擦非线性,同时减小量测噪声对系统的影响。此外,为抑制传统线性扩张状态观测器(LESO)初始时刻引起的峰值问题,采用三阶变增益线性扩张状态观测器(VGLESO)对系统中的总扰动进行估计。最后仿真结果表明,采用所提控制方案能有效提高系统的低速跟踪性能和动态性能。     

PMSM位置伺服系统的鲁棒复合非线性控制

为实现永磁同步电机伺服系统的快速与准确位置控制,提出一种鲁棒复合非线性控制方案。控制方案中包含线性反馈、非线性反馈和扰动补偿3部分,其中线性反馈可实现快速响应,非线性反馈用于抑制超调,而扰动补偿机制则采用线性扩展状态观测器对系统不确定性和未知扰动加以估计和补偿,以消除系统稳态误差。针对PMSM位置伺服系统模型,设计了一个参数化控制器,并从理论上分析了闭环稳定性。基于TMS320F2812进行了实验测试,结果表明控制系统可以实现快速、平稳和准确的定点位置控制。这种控制方案可方便地应用于相关的伺服系统。     

基于积分鲁棒的电液伺服系统渐进控制

电液伺服系统具有未知的动力学和有界扰动,针对该问题,采用光滑摩擦模型来适应未知的非线性,同时针对近似误差和其它有界扰动,利用误差项符号的积分鲁棒方法来补偿,减少了总体控制抖动和传统的高增益反馈带来的保守性,同时证明了系统跟踪精度可渐近收敛。仿真结果表明该控制方法可提高系统性能,且控制输入是光滑的,便于在实际工程中执行。     

变速变桨距风电系统的功率水平控制

为实现风电系统的功率水平控制,该文基于奇异摄动理论和逆系统方法设计了一种非线性桨距角鲁棒控制器。该控制器由逆系统标称部分和鲁棒补偿部分组成,逆系统标称控制器可以使非仿射型非线性标称风机模型的输入-输出动态跟踪其参考模型动态;鲁棒补偿输入可以消除参数不确定性、风速检测误差和发电机转矩扰动对系统输出功率的影响。理论分析和仿真实验证明了该控制器的稳定性,结果表明,该控制器可以在风速波动时有效控制风电系统的输出功率水平,并且对参数化和非参数化扰动具有较强的鲁棒性。     

基于鲁棒残差观测器的分布式电网动态补偿控制

为了增强分布式电网对电压波动、谐波和三相不平衡的抗干扰能力,针对电压型逆变器设计了一种基于鲁棒残差观测器的分布式电网动态补偿控制策略。首先以dq轴坐标系为基准,建立电流基波和非基波分离的逆变器状态空间模型,依据所设计的动态补偿控制结构将电能质量问题分解定义为逆变器dq坐标系下状态空间模型的扰动输入。其次根据鲁棒尤拉参数化稳定控制器理论推导出基于鲁棒残差观测器的动态补偿控制结构,并对其正确性加以证明。然后参考鲁棒模型匹配原理使用线性矩阵不等式(linearmatrix inequality,LMI)对电压动态补偿控制器进行求解,同时完成电流环控制器的二次动态补偿,并通过小信号稳定性分析证明系统的稳定性。最后将鲁棒残差观测器动态补偿结构加入到逆变器双闭环控制中,改善分布式电网电压的电能质量问题,并在AppSIM半实物仿真系统平台上验证其有效性,其结果证明该策略可以在不改变原控制系统结构和参数基础上,提升抗干扰能力和鲁棒控制效果。     

永磁同步电机伺服系统混合鲁棒方差控制

为了克服传统H∞鲁棒控制在控制系统设计中未考虑系统的动态特性和稳态精度的缺陷,探讨了H∞鲁棒控制在永磁同步电机伺服系统中的应用,建立了永磁同步电机伺服系统在参数摄动且存在干扰情况下的不确定线性模型,设计了一种混合鲁棒方差控制器。采用状态反馈鲁棒方差控制器作为主控制器,将系统的闭环极点配置于特定圆盘区域,保证系统良好的动态性能;通过干扰状态观测器实时估计系统负载转矩并补偿电流来提高稳态精度。仿真和实验结果表明:该混合控制策略在参数摄动和负载扰动的情况下具有快速的动态性能,相对于仅采用状态反馈鲁棒方差控制器,稳态精度由4%提高到0.5%,鲁棒性强,结构与算法实现简单。     

永磁直线同步电机的鲁棒自适应神经网络控制

针对永磁直线同步电动机的端部效应和非线性摩擦问题,采用一种鲁棒自适应神经网络控制方法,实现了永磁直线电机的跟踪控制.所设计的控制器包含两个部分:一部分是自适应神经网络控制器,用来逼近理想控制器,该神经网络的输入为滑模切换函数;另一部分是鲁棒控制器,用来消除逼近误差.通过李亚普诺夫稳定性定理验证了所设计的控制器能够保证控...     

基于神经网络的增强型自适应滑模控制策略研究

针对存在显著未知惯量动态的感应电机伺服系统鲁棒跟踪控制问题,提出一种基于神经网络的增强型自适应滑模控制(EASMC)策略,根据实时控制的需要设计了可灵活配置的通用型三层前馈神经网络,并采用结构化补偿方式以充分利用其描述能力;以权值伪边界估计为基础,将不连续投影修正引入权值自适应律以实现权值估计误差有界;构造了基于改进型边界估计方法的自适应开关控制用于补偿包含重建误差、泰勒序列高阶尾项、外部扰动等在内的综合等价扰动项。仿真结果表明,该文提出的控制策略能较好地实现对未知惯量动态的拟合和补偿,有效改善了伺服系统的跟踪性能。     

基于粒子滤波前馈补偿的电机伺服系统控制

针对电机轨迹跟踪过程的非线性非高斯噪声，提出采用基于粒子滤波的前馈控制器。同时对电机伺服系统提出一种二自由度控制结构，基于闭环系统的鲁棒最优性能指标，设计给定值状态目标跟踪控制器，根据系统稳态运行时的抗扰动要求，在过程输入和控制对象输入之间设计前馈控制器、在对象输入和输出端之间设计负载干扰抑制闭环，利用粒子滤波的方法消除非高斯噪声对控制系统的干扰。仿真实例验证了该控制系统的可行性和优越性，可以有效提高电机轨迹跟踪精度。     

具有输入饱和的不正定关联系统分散控制

针对在实际控制系统中,如果不考虑输入饱和而设计控制器,闭环系统的稳定性无法保证,讨论了具有输入饱和的不确定非线性交联系统的分散控制问题。利用Riccati方程的方法、Lyapunov稳定理论和矩阵理论,研究了一类具有输入饱和的不确定非线性关联大系统的分散鲁棒镇定问题,给出了该类系统可分散鲁棒控制的一个充分条件,并提出了一种分散鲁棒控制器的设计方法。同时,考虑了一类具有输入饱和的不确定非线性相似关联大系统,由于相似系统的结构特点,给出了简洁的分散鲁棒控制条件。     

单相光伏并网逆变系统的鲁棒状态反馈控制策略

介绍了一种基于LCL滤波器并网逆变器的鲁棒电流控制器设计。该控制器的设计同时考虑了电网阻抗参数的不确定性和内模控制器对参考电流的跟踪和抑制电网的扰动。通过逆变器的状态变量和内模控制原理的结合设计出了鲁棒状态反馈控制器。最后,搭建了仿真平台,对鲁棒状态反馈控制器和PI控制器分别进行仿真与分析,结果表明鲁棒状态反馈控制器对电网负载变化具有良好的抑制作用。     

永磁同步电机转速伺服系统鲁棒控制器设计

利用基于信号补偿的鲁棒控制原理提出一种永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)鲁棒转速伺服控制器设计方法。将d-q轴下的PMSM模型转换为标称模型与不确定项和的形式,将模型参数偏差、负载转矩变化等均作为扰动包含在不确定项中,并称之为等价扰动。针对所建立的模型设计控制器,包括标称控制器和鲁棒补偿器两部分：标称控制器中包含了参考模型的信息,指定了系统的转速跟踪特性;鲁棒补偿器通过对等价扰动进行补偿来抑制转速跟踪误差。该文证明了闭环控制系统中的状态都会收敛到一个有界区域,且该收敛域的大小可通过鲁棒控制器的参数进行设定。通过在实际永磁同步电动机伺服系统上进行实验,验证了所提出的方法的有效性。     

带有非线性扰动的不确定切换系统鲁棒控制

针对一类非线性扰动项不满足匹配条件的不确定切换系统鲁棒状态反馈镇定问题,采用单李雅普诺夫函数和多李雅普诺夫函数方法,研究了状态矩阵和控制输入矩阵同时带有未知、时变但有界的不确定性,而且有外界干扰的切换系统,分别给出了不确定切换系统鲁棒可稳的充分条件。仿真结果表明,所设计的两类控制器及相应的切换策略均能保证闭环系统渐近稳定。     

改进LuGre模型的挖掘机器人摩擦补偿控制

非线性摩擦会降低挖掘机器人电液伺服系统的动静态性能,引起轨迹爬行、平峰和稳态误差等现象。经典LuGre摩擦模型仅与速度有关,内部鬃毛状态变量无法准确测量,无法全面描述复杂的挖掘机器人电液伺服系统摩擦特性。本文综合考虑电液伺服系统位置、速度和方向等信息,设计了一种改进的LuGre摩擦模型,同时引入速度阈值解决了弹性鬃毛平均变形状态观测器不稳定问题。其次,为了解决传统优化算法陷入局部最优解、收敛速度慢等问题,通过引入惯性权重、异步变化和精英突变操作改进基本粒子群优化算法,以精准快速辨识出改进LuGre摩擦模型中的6个未知参数。最后,结合辨识出的摩擦模型,基于结构不变性原理设计前馈摩擦补偿控制器,并在23吨挖掘机器人进行了正弦和三角波不同工况下的轨迹跟踪实验。实验结果表明,传统的比例积分微分控制器跟踪误差最大,三角轨迹最大跟踪误差达到了29.68 mm,基于改进LuGre模型设计的前馈摩擦补偿控制器仅为9.70 mm,误差减小了67.31%,基于改进LuGre模型设计的前馈摩擦补偿控制器可以有效提升挖掘机器人的轨迹跟踪精度。     

基于鲁棒反演滑模控制的PMSM伺服系统控制研究

为了解决永磁同步电机伺服系统PI控制对转矩干扰、参数扰动和大幅位置波动鲁棒性差等问题,将反演控制和滑模控制相结合设计了鲁棒反演滑模位置伺服控制器,通过构建虚拟控制项,利用李雅普诺夫稳定性原理推导了控制律,并进行了稳定性分析。为避免抖动现象造成高精度伺服系统无法运行,采用连续饱和函数取代继电特性的符号函数。通过与PI控制器的伺服系统仿真对比,鲁棒反演滑模控制器对不确定性、转矩干扰和自身运行导致参数摄动具有较强的鲁棒性,且响应速度快,大大削弱了抖动现象。