基于改进滑模策略永磁同步电机SVM-DTC控制

传统的永磁同步电机直接转矩控制采用双滞环结构,因而电机转矩和磁链脉动较大。SVM控制方法通过合成最合理的电压矢量对转矩和磁链作精确补偿,能够一定程度上降低二者的脉动,但传统SVM控制方法包含了转速和转矩两个PI调节器,两个调节器的参数设计比较复杂,且直接影响了电机性能。提出用快速终端滑模（FTSM）控制器来代替传统PI转速调节器,为了克服滑模带来的抖振,设计负载转矩观测器,并将观测值反馈至滑模控制器。仿真和实验结果表明所提控制方法改善了系统的动静态性能,抗干扰能力增强,同时SMC固有抖振现象得到有效抑制。     

基于ESO的三相PWM整流器电流滑模控制研究

为解决三相PWM整流器在电流滑模控制下的高性能与电流抖振之间的矛盾,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的新型电流滑模控制方案.采用扩张状态观测器观测系统的总扰动,构建新的滑模控制趋近律,将扰动观测值补偿进滑模控制律中,采用空间矢量脉宽调制的方法产生开关信号,提高系统抗扰动能力的同时削弱电流抖振.仿真和实验结果表明,...     

具有噪声扰动的统一混沌系统的同步控制

研究了一类具有噪声扰动的统一混沌系统的同步控制问题。基于滑模变结构控制理论,提出了利用不确定性观测器估计扰动噪声,用噪声的观测值来设计控制器的新方法,而且适当选取观测器反馈增益可以使观测误差充分的小,从而可得到几乎没有受到扰动时的控制效果。和常规滑模变结构控制方法相比,所设计的控制器既能有效地抑制抖振,又能降低控制器参数设计的保守性。最后,基于Matlab 6.5软件对Lorenz混沌系统进行分析和数值模拟,验证了该滑模控制方法在混沌同步中的优良性能。     

基于扩张状态观测器的管桩自动焊接机滑模控制

针对管桩自动焊接机中齿轮传动结构带来的齿隙非线性问题，文中提出一种基于扩张状态观测器的改进滑模控制器设计方法。将非线性、时变齿隙模型等价为全局线性化模型，并证明建模误差上限有界。基于该模型，考虑到输入齿隙未知以及外界干扰未知的情况，文中分别设计了滑模控制器和基于扩张状态观测器的改进滑模控制器。前者能够渐进稳定的跟踪输入信号，抗干扰能力强，但存在较大抖振；后者利用扩张状态观测器观测出未知扰动并直接补偿给控制器，在保证跟踪误差在期望精度范围的同时减少了抖振，便于工程实现。仿真实验证明了相较于传统滑模控制器，基于扩张状态观测器的改进滑模控制器系统到达滑模面的速度更快、抖振更少。     

基于改进型滑模观测器的永磁同步电机控制

传统基于反电动势的滑模观测器采用Sign函数来作为开关函数,因为Sign函数的开关特性,使系统存在抖振大的问题。在传统滑模观测器的基础上,通过采用Sigmoid函数代替Sign函数,改善了开关特性,大大地减少了抖振,并去掉了滤波器和转角补偿器,简化了系统,提高了反电动势的估算精度,从而得到更精确的转速和转角位置信息。在Matlab/Simulink平台基础上建立控制系统仿真模型,对该方案做了验证。仿真结果表明:该方法提高了滑模观测器的精度,降低了系统的抖振,提高了系统的性能。     

基于自适应模糊神经网络的感应电机矢量控制

感应电机在传统PI控制中,参数固定且容易超调。针对该问题,文中研究了一种基于自适应模糊神经网络PI控制与全阶自适应观测器的感应电机矢量控制方案。根据感应电机数学模型建立了全阶自适应观测器的模型,采用Lyapunov稳定性理论对其进行了稳定性分析设计,并推导了转速自适应律。电机速度外环PI由自适应模糊神经网络推理系统在线整定优化,与传统控制方案相比,该方法易于实现,能够有效提高控制精准性,抑制外部扰动,节省了传感器成本。MATLAB/Simulink仿真实验表明,所提方案不仅改善了无速度传感器感应电机矢量控制系统的动态性能,还减小了外部负载扰动等情况的影响,提高了系统的自适应性和鲁棒性。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机预测控制中电机参数扰动偏差造成的输出电流静差及振荡问题,采用基于扩张状态观测器的无差拍电流预测控制算法,构建相应的扰动观测器来观测参数偏差造成的系统扰动,为传统预测控制算法提供实时性扰动补偿。采用有功阻尼概念对转速PI参数进行设计,并针对控制系统的延时进行了补偿。仿真结果表明所提出的算法能够快速无静差地观测系统扰动,有效避免参数扰动偏差对电流预测系统的影响,同时转速环也具有良好的动态性能。     

基于双观测器的四旋翼无人机驱动电机矢量控制技术研究

无人机在飞行过程中,磁场增强型永磁同步电机容易受到多重低次凸极性谐波的影响以及负载扰动转矩干扰的问题。针对上述问题,文章提出一种高频脉振谐波注入转子位置观测器结合负载扰动转矩分段函数滑模观测器的双观测器无人机电机矢量控制策略。文章通过高频脉振谐波注入转子位置观测器,可以有效抑制无人机电机系统中存在的多重低次凸极性谐波的影响,改善电机转子位置和转速的估算精度,通过负载扰动转矩观测器可以消除电机负载扰动转矩的干扰。     

基于ESO的导引头稳定平台双积分滑模控制

为了提高导引头稳定平台抗扰性及速度稳态跟踪性能,提出了一种基于扩张状态观测器（Extended State Observer,ESO）的双积分滑模控制器（Double Integral Sliding Mode Controller,DISMC）。首先,采用二阶扩张状态观测器对系统的未知扰动进行估计;然后,采用了双积分滑模控制器实现了系统的低稳态误差跟踪,同时采用了改进的幂次趋近律来削弱控制系统的抖振影响;最后,采用导引头稳定平台进行目标跟踪实验和隔离度性能测试。实验结果表明,与传统基于扰动观测器（Disturbance Observer,DOB）的PI控制方法相比,跟踪3（）/s的梯形波时,在提出的控制器作用下速度跟踪快速性提高了48 ms,跟踪误差标准差提高了0.0131（）/s。同时用转台模拟弹体扰动分别为sin（t）、3sin（5t）、7sin（2t）时,系统的隔离度分别提高了2.91%、0.45%、0.7%,表明基于扩张状态观测器的双积分滑模控制器对导引头稳定平台具有较强的抗扰性和较好的跟踪性能。     

基于新型扩展卡尔曼的永磁同步电机无位置传感器控制

针对永磁同步电机无位置传感器控制中,因电机受到外界扰动而导致传统扩展卡尔曼观测器不精确的问题,本文提出了一种新型扩展卡尔曼复合观测器的方法。该方法由新型趋近率设计的滑模控制器代替传统PI调节器的转速环,加入前馈解耦的电流环,以及扩展卡尔曼观测器复合而成。仿真结果表明：无论电机空载启动、或外加扰动等状况下,新型扩展卡尔曼状态观测器可以精确的观测出电机的转速大小与转子位置信息,速度滑模控制器以及电流前馈解耦提高了系统的抗干扰能力,缩短了系统的响应时间。     

Continuous variable structure controller for BLDDSM positioncontrol with prescribed tracking performance

The continuous, accurate, and robust sliding mode tracking controller based on a disturbance observer for a brushless direct drive servo motor (BLDDSM) is presented. Although the conventional sliding mode control (SMC) or variable structure control (VSC) can give the desired tracking performance, there exists an inevitable chattering problem in control which is undesirable for a direct drive system. With the proposed algorithm, not only are the chattering problems removed, but also the prescribed tracking performance can be obtained by using the efficient compensation of the disturbance observer. The design of the sliding mode tracking controller for the prescribed, accurate, and robust tracking performance without the chattering problem is given based on the results of the detailed stability analysis. The usefulness of the proposed algorithm is demonstrated through the computer simulations for a BLDDSM under load variations     

新型终端滑模在光电稳定平台中的应用

为了提高光电伺服稳定平台的跟踪精度,针对系统中干扰的影响提出一种新型终端滑模控制算法。首先,提出一种新型终端滑模干扰观测器的设计方法,实现对系统中干扰的快速估计和实时补偿。其次,设计新型终端滑模控制器来提高系统的跟踪精度,结合有限时间收敛和自适应控制的思想,对切换增益进行在线调整,有效地抑制了滑模控制中的抖振问题,使系统状态能够在有限时间内快速地收敛到所设计的滑模面上,并对未估计干扰进行精细化补偿。最后利用Lyapunov理论证明控制系统的稳定性。实验结果表明:该控制策略保证了光电跟踪系统视轴对运动目标的跟踪精度,在0.05 Hz时误差小于0.002,在2 Hz时误差小于0.034,增强了系统的鲁棒性。     

Sliding mode control combined with extended state observer for an ankle exoskeleton driven by electrical motor

A novel sliding mode control combined with extended state observer (ESO) is proposed for an ankle exoskeleton driven by electrical motor. During the process of assisting, it is necessary to design an effective controller for assisting torque of ankle exoskeleton. However, the parameter uncertainty of complex dynamics model and the irregular motion of human ankle may affect the torque control accuracy. For a high control precision of assisting torque when facing the modeling uncertainty, the sliding mode control is employed, but a large switching gain is usually needed in order to suppress the disturbance, which cause the control signal vibrate greatly. ESO can observe and suppress the disturbance and modeling uncertainty, but its tracking performance needs to be improved. Therefore, the proposed complex controller takes the advantages of sliding mode control and extended state observer, which can not only improve torque tracking performance but also overcome the disturbance force caused by the change of human joint angle without increasing chattering of control signal. Experimental studies are carried out to validate the effectiveness of the proposed control. The results show the presented controller have better torque tracking performance and robustness stability, and the proposed controller can reduce the chattering compared with the tradition sliding mode control.     

陀螺稳定平台速度环的离散自抗扰控制

针对陀螺稳定平台在高精度定位下的控制精度受到速度环电机在低速运动时非线性摩擦力影响的问题,文章设计了一种改进策略的自抗扰控制器,将原系统中的非线性摩擦力与电机不同转向时的模型误差统一视为系统扰动,采用扩张状态观测器对这个扰动进行估计,前馈到控制量中进行校正。理论分析了一阶离散系统上扩张状态观测器的推导过程和稳定性条件,并采用遗传算法工具箱对针对平台所设计的扩张状态观测器的参数进行辨识。在仿真实验中,我们首先分析了所设计的扩张状态观测器的开环性能,然后将所设计的自抗扰控制器与实际系统采用的PI控制器的控制精度进行了对比分析。文章为进一步提高陀螺稳定平台的控制性能,提供了一种新的高精度的控制策略。     

时变扰动下的永磁同步电机滑模控制

时变扰动环境下,永磁同步电机(PMSM)采用鲁棒性较好的滑模控制.根据滑模控制中传统指数趋近律,提出一种改进型的趋近律,并基于改进型趋近律设计了一种PMSM调速系统的滑模速度控制器,提高电机的运行性能.通过仿真结果对比分析,设计的基于改进型趋近律的滑模速度控制器不仅可以提高系统的动态性能,而且削弱了系统的抖振现象,使电...     

Adaptive positioning control for a LPMSM drive based on adapted inverse model and robust disturbance observer

The adaptive robust positioning control for a linear permanent magnet synchronous motor drive based on adapted inverse model and robust disturbance observer is studied in this paper. First, a model following two-degrees-of-freedom controller consisting of a command feedforward controller (FFC) and a feedback controller (FBC) is developed. According to the estimated motor drive dynamic model and the given position tracking response, the inner speed controller is first designed. Then, the transfer function of FFC is found based on the inverse model of inner speed closed-loop and the chosen reference model. The practically unrealizable problem possessed by traditional feedforward control is avoided by the proposed FFC. As to the FBC, it is quantitatively designed using reduced plant model to meet the specified load force regulation control specifications. In dealing with the robust control, a disturbance observer based robust control scheme and a parameter identifier are developed. The key parameters in the robust control scheme are designed considering the effect of system dead-time. The identification mechanism is devised to obtain the parameter uncertainties from the observed disturbance signal. Then by online adapting the parameters set in the FFC according to the identified parameters, the nonideal disturbance observer based robust control can be corrected to yield very close model following position tracking control. Meanwhile, the regulation control performance is also further improved by the robust control. In the proposed identification scheme, the effect of a nonideal differentiator in the accuracy of identification results is taken into account, and the compromise between performance, stability, and control effort limit is also considered in the whole proposed control scheme.     

机械臂变指数趋近律滑模控制律设计

针对机械臂滑模控制中存在抖振的问题,采用改进趋近律的思想来设计滑模控制律,以达到有效抑制抖振的目的。在对滑模控制的特点和常用的指数趋近律进行分析的基础上,提出了一种变指数趋近律,并对其趋近性能进行了分析;结合机械臂动力学模型和改进的趋近律设计了相应的滑模控制策略,对其控制效果进行了验证。仿真结果表明,该控制策略不仅有效地抑制了系统的抖振,而且保证了机械臂系统对期望轨迹的快速跟踪性,进而提高了机械臂的工作性能。