离散时间状态反馈切换系统的稳定性分析

针对线性离散时间切换系统,提出了基于切换观测器的状态反馈系统的稳定化方法;分析了含有观测器的状态反馈闭环系统的稳定性,得出了线性离散时间切换系统利用状态反馈稳定化一个充分条件,并用线性矩阵不等式理论给出了观测器增益矩阵和状态反馈增益矩阵的算法,最后给出了一个仿真例子,以说明结论的正确性.     

交流伺服系统中全整数状态观测器的研究

交流伺服控制中采用数字低通滤波可以抑制电流反馈噪声,提高速度反馈分辨率,但同时会带来反馈信号的相位滞后,将直接影响响应速度.引入电流环和速度环的状态观测器提高系统性能.为解决状态观测器中采用传统浮点数运算时,因自动下溢出产生误差的问题,提出全整数运算算法提高控制精度.对系统模型进行仿真对比分析后,设计了试验系统,并通过试验对比了采用全整数运算状态观测器与数字低通滤波器的系统性能,验证了这种状态观测器控制系统的优越性.     

永磁直线同步伺服系统混合递归模糊神经网络控制

针对直线电机易受诸多不确定因素的影响，提出了采用递归模糊神经网络和扰动观测器的控制方案。系统采用IP位置控制器；扰动观测器将所观测的扰动力前馈，提高了系统的抗干扰能力。为改善系统受到突加减扰动时的伺服性能，引进了递归模糊神经网络补偿器，采用动态反馈学习算法，在线调整。仿真结果表明，该控制方案可以有效增强系统的鲁棒性。     

一种新型IPMSM无位置传感器矢量控制系统研究

针对内插式永磁同步电动机(IPMSM)的凸极性,推导出其在两相静止坐标系下基于扩展反电动势(EEMF)的数学模型,在此基础上构造一种新型滑模观测器(SMO)用于实现无位置传感器矢量控制.该观测器引入估算扩展反电动势反馈,分析了反馈系数对观测器稳定性及扩展反电动势估计准确性的影响,提出一种反馈增益系数的自适应算法,拓展了滑模观测器在低速段的观测范围.为了削弱系统抖振的影响、提高观测值的精度,采用一种可变边界层厚度的饱和函数替代传统观测器中的符号函数,并基于锁相环(PLL)方法提取转子位置和速度信息.搭建基于新型滑模观测器的IPMSM无位置传感器矢量控制平台,实验验证了该观测器在低速段估算转子位置和速度的有效性.该控制方法具有调速范围宽、鲁棒性强等特点且算法简单、易于实现.     

感应电动机电流传感器故障诊断研究

提出一种基于扩张状态观测器和遗传算法的电流传感器故障诊断方法。首先,建立了包含系统模型误差、未知扰动和传感器故障的电动机状态空间数学模型。其次,设计了一个基于电动机状态数学模型的扩张状态观测器。再次,通过闭环系统特征值配置和遗传优化算法搜寻闭环反馈增益矩阵的最优值。最后,建立了基于Matlab的故障诊断系统仿真模型。仿真结果表明,该故障诊断方法可以准确地诊断出传感器故障,并且对系统扰动具有很强的鲁棒性。     

基于定子磁链全维状态观测器的直接转矩控制

为克服纯积分器的积分初值、误差累积以及直流偏移等缺陷,提出了基于全维状态观测器的永磁同步电机定子磁链观测方法.以定子磁链作为状态向量构造系统状态方程,以电流作为输出向量构造系统输出方程,配置观测器极点正比于电机模型极点,并采用Matlab中的鲁棒极点配置算法进行观测器反馈增益阵的计算.实验表明,采用全维状态观测器对定子磁链观测的准确度更高,所构成的直接转矩控制系统具有更好的性能.     

基于鲁棒自适应状态观测器的异步电机磁链估计抗扰性研究

针对传统全阶磁链观测器随内、外扰动导致磁链估测精度不高甚至系统不稳定的问题,对观测器极点分布情况和内、外扰动对系统的影响进行研究分析,从而对反馈矩阵增益系数的取值进行设计,提出了一种鲁棒自适应状态观测器对磁链进行估计。当遇到内、外扰动时,在保持系统稳定的情况下自动减小反馈增益系数以减小扰动对系统的影响,从而保持系统良好的动静态性能。在内、外扰动下,将鲁棒自适应状态观测器与传统的全阶磁链观测器的磁链估计精度、转速波动以及转矩波动进行比较分析。仿真和试验结果表明:鲁棒自适应状态观测器具有比传统全阶磁链观测器更好的抗干扰性能。     

基于MATLAB的电液伺服加载模拟控制器的数学模型建立及仿真

本文通过对液压伺服阀流量增益与负载的非线性进行分析,利用状态观测器得到阀的内部压力,从而对液压油流量进行精确控制。为了准确的调试和测试电液伺服加载控制器的性能,需对各组成部件进行数学分析,本文通过对各部件的分析在MATLAB平台上建立了仿真试验台各部件的数学模型,最后,对建立的数学模型合理性进行验证,通过MATLAB仿真结果表明该仿真系统可较好模拟伺服加载系统的工况,对电液伺服加载系统的实践研究有十分重要的意义。     

基于扩张状态观测器的无传感永磁同步电机研究

永磁同步电机(PMSM)高性能伺服控制系统中需要对转子位置进行高精度的辨识。设计了一种基于非线性扩张状态观测器(ESO)的PMSM无位置传感器控制方法。仿真结果表明,基于ESO的无位置传感器控制方法能获得准确的转子位置和速度信息,实现了系统的无位置传感器矢量控制。该方法与常用的两种使用滑模观测器(SMO)的无位置传感器控制方法对比,非线性扩张状态观测器不仅对电机参数不敏感,鲁棒性强,而且还具有增益小、无抖振、观测精度高的特性。     

交流伺服控制系统的刚性自适应补偿技术

为解决交流伺服控制系统在数控加工中由机床振动导致的定位精度不高的问题,提出一种基于特征建模、系统辨识和线性二次型调节器(LQR)的交流伺服控制系统刚性自适应补偿方法.该方法在线辨识得到机床的特征模型,利用状态观测器和LQR设计全状态反馈控制律,从而可有效抑制机床弱刚性对位置闭环控制的干扰.在系统辨识方面,提出一种基于特征值分析的扩展变步长最小均方误差算法(EVLMS),并与归一化最小均方误差算法(NLMS)和带遗忘因子递推最小二乘算法(RLS)进行了比较.分析和实验表明,与传统的比例积分微分(PID)位置闭环控制相比,此处提出的自适应补偿技术能有效抑制假性振动对位置闭环控制的干扰,可以提高交流伺服控制系统的动态性能和稳态精度.     

基于改进状态观测器的轧机扭振抑制策略

针对弹性连接轴引发轧机主传动系统扭振以及轧机系统参数不易测量的问题,首先,提出基于多重ADALINE算法的改进状态观测器,可在线更新权重系数,提高观测精度,具有高效自适应性,避免实时状态的测量并降低成本;其次,引入积分状态,增加额外反馈,以降低干扰转矩的影响;同时,在加速度层面设计同步控制器,降低调节时间;最后,在宽速...     

轧机液压伺服位置系统的自适应反步滑模控制

针对轧机液压伺服位置系统存在非线性特性、参数不确定性以及控制输入前具有不确定系数的问题,提出了一种自适应反步滑模控制方法.通过对系统非线性模型的等价变换和选择合适的Lyapunov函数,有效解决了由于控制输入前具有不确定系数导致的所设计的控制量与自适应律互相嵌套的难题.把自适应反步法和滑模控制方法相结合,有效克服了系统...     

模糊自适应PID反馈补偿控制在轧钢控制系统中的应用

由于轧机两侧液压压下系统的不一致导致带材横向厚度差分布不均匀,直接影响带材的板形质量,针对此问题,提出将模糊自适应PID控制器用于反馈回路中的补偿控制方案,提高轧机两侧压下动态同步的品质。仿真实验结果表明,此种方案能满足被控对象对高精度同步控制的要求。     

Basic consideration of vibration suppression and disturbancerejection control of multi-inertia system using SFLAC (state feedbackand load acceleration control)

SFLAC (state feedback and load acceleration control) is proposed for vibration suppression and disturbance rejection control of a multi-inertia system. A multi-inertia system is the model of a steel rolling mill, a flexible arm, a large-scale space structure, etc., and its control will be an important problem in the future of motion control. The main idea of SFLAC is to control the load acceleration which can be estimated by the state observer including the disturbance estimation. A simple PI speed controller and SFLAC based on the reduction models using two and three inertia moments are designed. The effectiveness of SFLAC is demonstrated showing some simulation results     

利用非线性控制技术改善伺服系统的性能

针对典型电机伺服系统的性能要求,提出一种基于复合非线性反馈(CNF)控制和扩展状态观测器(ES0)的控制方案.在控制方案中,CNF、包含线性和非线性控制两部分,分别实现快速的响应和抑制超调,从而提高控制系统的瞬态性能;通过ESO对伺服系统中的未知状态和扰动进行估计及补偿,消除扰动可能带来的稳态跟踪误差.此控制方案被用于球杆系统的定位控制,实验结果表明控制系统可以实现对目标位置的快速和准确的定位,并具有较强的性能鲁棒性.所设计的伺服控制方案可推广应用到其他伺服系统.     

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。     

Hamilton‐based adaptive robust control for the speed and tension system of reversible cold strip rolling mill

The adaptive robust control problem for the speed and tension system of reversible cold strip rolling mill is studied based on the Hamilton theory in this paper. First, the dissipative Hamilton model of the rolling mill system's speed and tension outside loop is built through pre‐feedback control, and then, dissipative Hamilton controllers are designed by utilizing the interconnection and damping assignment and the energy shaping method. Second, in order to realize tensiometer‐free control and adaptive robust control for the perturbation parameters and load disturbance, full‐order state observers and adaptive robust controllers are designed for the rolling mill system's speed and tension outside loop by using the “extended system + feedback” method. Third, robust controllers for the rolling mill system's current inside loop are designed based on the cascade control thought, so as to realize the tracking control for the speed and tension of reversible cold strip rolling mill. Theoretical analyses show that the resulting closed‐loop system is stable. Finally, simulation research is carried out on the speed and tension system of a 1422‐mm reversible cold strip rolling mill, and simulation results verify the validity of the proposed control strategy in comparison with the decentralized overlapping control strategy.     

基于霍尔位置传感器的PMSM转速观测器状态估算误差抑制方法

霍尔位置传感器成本低,同时能够提供相对精确的位置信息,但其存在位置信息分辨率低、转速测算连续性差及滞后严重等缺点。龙伯格全阶转速观测器是一种闭环调节器,有效地利用了电机系统模型,能够为矢量控制提供较好的转速和角度反馈信号。但在数字控制系统的应用中,受霍尔信号采样周期远大于控制周期的影响,常规观测器的参数和结构设计方法在实际应用中仍无法得到理想的观测结果。该文在分析转速观测器在实际应用中存在问题的基础上,通过结合降阶观测器和多采样理论,提出了一种可有效从低分辨率霍尔位置信号中估算转速、转角的方法。多采样降阶观测器在最大程度上利用了霍尔信号的真实信息,在每个数字控制周期内都能产生转速和转角的估计值,具有理想的估算效果。通过仿真和实验验证了所提方法的有效性,控制效果能够很好地满足中低端伺服应用需求。     

基于自抗扰控制器的交流位置伺服系统

提出一种新颖的基于自抗扰控制器(ADRC)的永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统。外环由AD-RC实现位置环调节器,内环由PI调节器实现电流闭环,共同组成新颖的位置伺服系统控制器。ADRC由跟踪微分器(TD)、扩张状态观测器(ESO)和非线性状态误差反馈率(NLSEF)组成。TD通过为目标信号安排合适的过渡过程克服了系统响应中快速性和超调之间的矛盾;ESO精确观测系统的扰动并把扰动作用补偿到ADRC的输出中,提高系统的抗扰动能力;NLSEF实现非线性调节器以提高系统的控制精度。仿真和实验结果表明,该位置伺服系统具有高控制精度、快速响应无超调、强鲁棒性的特点。     

直线电机位置伺服系统的增强复合非线性控制

针对高性能机电系统中常用的直线伺服电机,设计了一个能实现快速与准确的定点运动的位置控制器。控制器采用线性控制律与平滑非线性控制律相结合的方案,并利用一个降阶线性状态观测器对电机运动速度(未量测)加以估计。为了消除未知扰动带来的稳态误差,控制律中嵌入了积分控制作用。整个控制律采用全参数化设计,可实现动态增益控制,方便了在线参数整定与性能优化。控制方案应用于一个实际的永磁直线电机位置伺服系统,基于TMS320F28335 DSC进行了试验测试,结果表明系统能对各目标位置进行准确的跟踪,且具有理想的瞬态性能。