基于双曲正切函数的改进型永磁同步电机无感矢量控制系统

针对滑模观测器在永磁同步电机无位置传感器控制系统中存在的高频抖振、观测精度差等问题,本文提出了一种改进型滑模观测器无位置传感器控制方法.采用双曲正切函数代替传统开关函数,推导了基于双曲正切函数的滑模观测器转子位置估算算法,并使用李雅普诺夫稳定性分析方法对系统进行了稳定性分析,得到了进入滑模面的充分条件.使用卡尔曼滤波方...     

基于滑模观测器的永磁同步电机自整定调速系统

针对传统滑模观测器在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)动态变速与动态加载时调速系统超调过大,并且在估算反电动势中产生较大抖动问题,提出一种基于滑模观测器的永磁同步电机自整定调速方法。首先,采用Sigmoid函数代替常数切换函数,通过滑模观测器估计反电动势;然后,通过锁相环进行位置检测,从估计的反电动势中提取转子位置和速度信号;最后,经过速度观测值与给定值的比较,通过模糊PI实现参数自整定。仿真结果表明,与传统的滑模观测器方法相比,所提方法能够很好地消除抖动,其跟踪性、鲁棒性较大提高。     

基于改进滑模观测器的BLDCM无传感器控制

传统滑模观测器用于无刷直流电机(BLDCM)反电动势观测时,由于系统抖振过大需外加低通滤波器,但滤波器造成的相位延迟无法准确补偿,导致换相不准确。提出将sigmoid函数应用于滑模观测器,利用其光滑连续的特点来减小抖振,并根据Lyapunov定理推导出一种可变滑模增益进一步削弱了系统抖振,获得了可直接判断出换相信号的线反电动势观测值。仿真和实验结果表明:改进滑模观测器在400 r/min和3 000 r/min下线反电动势观测误差峰值分别降低了70%和54. 8%,获得了更加准确的换相信号,提高了无刷直流电机无位置控制系统的性能。     

基于滑模观测理论的车辆质心侧偏角估算

在线性二自由度单轨车辆模型的基础上,建立了滑模观测器估算车辆的质心侧偏角.引入双曲正切函数作为观测器的切换函数,有效地减弱了传统滑模观测器符号切换函数易引起的抖振.在veDYNA/Simulink平台上,设计了虚拟道路试验,验证了滑模观测器的估算结果.通过与仅使用车辆模型和使用卡尔曼滤波算法估算质心侧偏角的方法对比,滑模观测器的估算方法优于其他2种算法.     

具有模糊边界层的PMSM改进型滑模观测器设计

针对观测器中存在的固有抖振问题,选用斜率可变的双曲正切函数作为切换函数以削弱切换面抖振,并为此设计了一个模糊调节器,使其能根据系统抖振大小动态调节切换函数的斜率值以改变边界层厚度,很好地平衡了柔滑抖振和稳态误差之间的矛盾.另外,固定的滑模增益容易导致电机低速时抖振大,高速时位置转速估计不精准,在观测器满足李雅普诺夫稳定性的条件下,设计了基于转子角速度自适应调节的滑模增益,利用锁相环技术提取转子位置和速度信息提高了估算精度,削弱了计算噪声.仿真及实验结果表明,改进后的滑模观测器估计精度高、抖振小,在永磁同步电机的宽调速范围内,观测效果依然良好.     

基于分段幂次函数滑模观测器的 永磁同步电机速度控制

为了提高永磁同步电机的控制性能,解决传统滑模控制器中存在的抖振和响应速度慢等问题,提出一种采用分段幂次函数的新型滑模观测器。利用Lyapunov稳定判据对系统稳定性进行了证明,并在新型滑模观测器前设计了滑模速度控制器,最后与传统的PI控制器进行仿真比较。Matlab仿真和实验结果表明,新型滑模观测器结合滑模速度控制器的控制方法具有更强的鲁棒性和更快的收敛速度,在抑制系统抖振方面具有更优的性能,所得结果验证了所提出方法的有效性。     

基于改进型负载转矩观测器的永磁同步电机滑模控制

为减少负载转矩扰动对永磁同步电机控制造成的影响,设计了一种改进型负载转矩观测器.以转速和负载转矩为观测对象建立负载转矩观测器,将观测的负载转矩前馈补偿至转矩电流中,并加入可变增益算法,有效抑制了滑模速度控制器输出的抖振问题;采用改进滑模速度控制器替代传统的PI控制,通过改进控制器中指数趋近律函数,提高了系统的响应速度....     

适用于质子交换膜燃料电池系统的高阶滑模观测器

针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）系统内部状态变量难以通过传感器直接测量,导致不能对PEMFC系统进行故障诊断和设计基于模型的控制器的问题,设计了高阶滑模（HOSM）观测器。首先,搭建了适用于观测的11阶阳极死端PEMFC系统模型。然后,在该模型的基础上,通过HOSM算法对传感器测量值（电堆电压、空压机出口流量以及电堆温度）与估计值之间的误差进行调节,设计了HOSM观测器。最后,将本文HOSM观测器性能与传统滑模观测器性能进行了仿真实验对比。通过对比观测效果图以及平方误差积分可知：本文观测器能够准确地观测各状态量,并且观测性能更优。     

结合改进RBF与虚拟圆弧的船舶路径滑模控制

为解决欠驱动船舶路径跟踪中存在速度状态不易获取、外界环境干扰及内部模型不确定等问题,提出结合速度观测的径向基函数(RBF)神经网络滑模控制算法.并为改进RBF对未知项的逼近能力,引入反正切函数对RBF权值进行更新.为处理船舶速度不可测问题,基于双曲正切函数建立了非线性观测器.此外,为避免船在转向点处容易产生超调的情况,...     

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。     

基于分数阶滑模观测器的BLDCM无位置传感器控制

为解决传统滑模观测器存在的抖振和相位延迟问题,将分数阶思想引入滑模观测器设计中,利用其传递能量缓慢的特点,结合无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)线电压方程,设计出分数阶滑模观测器,避免了传统整数阶观测器中因低通滤波器的存在引起观测值相位滞后,同时可以得到光滑的线反电动势估计值曲线,进而获得实时准确的换相信号和估算转速。仿真结果表明:本研究提出的方法,可以准确观测BLDCM线反电动势,实现其无位置传感器控制。     

二阶扩张状态观测器的误差估计

利用非连续的分段Lyapunov函数进行二阶扩张状态观测器的误差分析与估计,并用多Lyapunov函数方法证明了系统的稳定性。在现有误差分析的基础上做了如下改进:误差分析中考虑fal函数的完整形式;选用非连续的分段Lyapunov函数,得到了更好的参数选取规则;给出了不同参数下扩张状态观测器误差收敛的评价标准以及误差收敛值。     

基于自适应滑模观测器的五相永磁同步电机无位置传感器控制

由于三次谐波的影响,三相永磁同步电机的无位置传感器控制方法无法直接应用于五相永磁同步电机无位置传感器控制。在考虑三次谐波电压和电流的条件下,提出一种基于自适应滑模观测器的五相永磁同步电机无位置传感器控制方法。该方法首先利用带三次谐波的五相永磁同步电机模型设计了滑模观测器,并用sigmoid函数代替一般滑模观测器常用的符号函数作为观测器的开关函数,以减小滑模抖动并获得更为准确的反电势当量信号。其次设计了反电势自适应观测器以估计电机转速和位置信号,消除了常规无位置传感器控制系统中所必需的低通滤波器和相位补偿单元,提高了转速和位置信号的估计精度。此外,利用李雅普诺夫准则,证明了所设计的滑模观测器和反电势自适应观测器的稳定性,并利用Matlab/Simulink进行了仿真实验。仿真结果显示,与常规滑模观测器相比,所提出的自适应滑模观测器在五相永磁同步电机无位置传感器控制系统中抖动更小,转速和位置估计误差更小,反电势估计更为准确,具有较强的鲁棒性。     

基于二阶滑模的电动汽车感应电动机速度辨识

针对电动汽车电动机驱动系统在恶劣的运行环境中对速度精度要求较高的问题,提出了基于二阶滑模观测器的速度辨识方法.观测器以转子磁链和定子电流为状态变量,通过输入等效控制量,使解耦系统最终稳定在设计的两个滑模超平面上,从而实现对转子速度的估计和转子电阻的在线辨识.引入超螺旋算法将传统的开关式滑模控制变为连续控制,大幅度降低了系统抖振,提高了观测精度.仿真结果表明,该观测器在全速范围具有良好的动态性能和较高的观测精度,满足驱动系统要求.     

基于扩张状态观测器的机械臂滑模控制

为了解决机械臂在外部干扰和自身参数不确定性情况下的轨迹跟踪控制问题,提出一种基于扩张状态观测器（ESO）的机械臂滑模控制方法.针对干扰信号,设计扩张状态观测器对系统的总扰动进行估计;将估计出的扰动值引入基于机械臂动力学方程设计出的滑模控制律中,完成了对机械臂轨迹跟踪控制方法的设计;最后,利用Lyapunov函数验证了系统的稳定性.仿真结果表明：基于扩张状态观测器的机械臂滑模控制可以克服外部扰动和自身参数的不确定性,使系统具有较好的鲁棒性,控制机械臂能较好地跟踪给定轨迹.     

一种基于积分滑模观测器的永磁同步电机 磁链重构方法

针对永磁同步电机转子永磁体的失磁故障问题,提出了一种基于积分滑模观测器的磁链重构方法。首先,建立d-q轴坐标系下永磁同步电机失磁故障时的电流状态方程;其次,结合滑模观测器和比例积分观测器的特点构建了积分滑模观测器,实现了对永磁同步电机磁链信息的在线检测重构;最后,基于Lyapunov 稳定性理论,证明了积分滑模观测器的稳定性,并依据滑模等值控制原理重构了永磁体磁链算式。仿真结果表明,所设计的积分滑模观测器对磁链的观测精度较高,且具有较好的鲁棒性和快速性。     

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。     

基于改进型滑模观测器的PMSM无位置传感器控制

针对经典滑模观测器在永磁同步电机无位置传感器控制过程中的抖振问题,研究了一种改进型滑模观测器。分析了经典滑模观测器产生抖振的原因,采用饱和函数代替符号函数实现抖振的抑制,结合磁场定向控制技术实现永磁同步电机的转速估计,在1台2.7 kW,10 000 r/min的永磁同步电机硬件平台上进行实验验证。仿真分析和实验结果表明,改进后的滑模观测器能够准确估计转速并减弱转子位置估计过程中的抖振。     

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.     

磁悬浮飞轮滑模变结构主动振动控制研究

通过对不平衡扰动力作用下的磁轴承-转子系统进行建模,针对磁悬浮飞轮转子不平衡量引起的同频扰动,采用滑模变结构扰动观测器对不平衡扰动力和力矩进行观测。为得到低阶观测器,采用二阶跟踪微分器估计位移传感器输出信号的微分,得到传感器速度信号。将滑模观测器的输出引入磁轴承控制器,对观测得到的同频不平衡扰动力和力矩进行补偿。仿真结果表明,采用滑模变结构观测器可观测飞轮转子不平衡力和力矩,利用磁轴承控制器实现了对飞轮转子不平衡扰动的补偿。