可控励磁直线同步电动机跟踪与干扰抑制H_∞鲁棒控制器设计

针对磁悬浮可控励磁直线同步电动机控制系统,提出跟踪与干扰抑制H_∞鲁棒控制。首先,建立可控励磁直线同步电动机控制系统在磁悬浮运行状态下的数学模型;其次,为设计状态反馈与扰动前馈复合控制系统,设计扰动观测器对不确定性的外部扰动进行观测;再次,将系统对给定信号的跟踪与干扰信号的抑制问题转化为标准H_∞问题,通过解Riccati方程得到半正定解,进而设计出跟踪与干扰抑制的H_∞鲁棒控制器,以达到实现直线同步电动机数控机床磁悬浮平台精确控制的目的;最后用Matlab软件对H_∞鲁棒控制的可控励磁直线同步电动机伺服系统进行仿真研究,仿真结果表明该控制系统能够很好地跟踪给定信号,并且对于不确定性的外部扰动,H_∞控制比PI控制具有更良好的抑制作用。     

基于LMI的磁悬浮永磁直线电动机H∞鲁棒控制器的设计

针对磁悬浮永磁直线电动机中的不确定性扰动,提出基于线性矩阵不等式( LMI)方法设计进给系统的H∞鲁棒控制器.首先,采用矢量控制方法中的id=0控制策略,把非线性系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统.其次,根据H∞性能指标与线性矩阵不等式的等价性,将设计问题转化为对LMI的求解,进而得到磁悬浮永磁直线电动机系统的状态反馈H∞控制器.最后,为了验证设计的有效性,在MATLAB环境下应用Simulink建立系统的仿真模型,对控制系统进行仿真研究,结果表明所设计的H∞控制器满足对不确定性扰动抑制的要求.     

基于H∞控制理论的交流伺服系统控制器设计

为了抑制模型摄动及外部干扰对永磁同步电动机（PMSM）交流伺服系统的影响,根据永磁同步电动机的鲁棒控制模型设计了鲁棒H∞反馈控制器,采用鲁棒H∞反馈控制器对电流环的电流突变进行了补偿,减少了负载阻力、端部效应等外部扰动对系统性能的影响。仿真结果表明：鲁棒H∞控制具有良好的鲁棒稳定性和抗干扰性。     

四轮独立驱动EV侧向稳定性H∞鲁棒容错控制

为解决参数不确定性四轮独立驱动电动汽车发生执行器及传感器故障时车辆侧向稳定性控制问题,提出一种H_∞鲁棒容错控制方法。运用故障矩阵函数引入车辆连续性故障,建立了考虑执行器及传感器故障的二自由度车辆参数不确定性动力学模型。运用线性矩阵不等式求解方法设计车辆侧向稳定性H_∞鲁棒容错控制器,保证车辆动力学系统渐近稳定性及抗干扰能力,实现控制系统H_∞鲁棒性能满足给定的干扰衰减指标。搭建CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真实验平台,验证控制器的有效性。仿真实验表明,所设计H_∞鲁棒容错控制器能有效提升了车辆的侧向稳定性及安全性,对车辆故障具有良好的容错控制能力。     

电励磁直线电动机磁悬浮系统的非线性自适应反步控制

为提高电励磁直线电动机（electrically excited linear motors,EELM）驱动的数控机床磁悬浮平台控制系统的性能，提出一种非线性自适应反步控制方法。研究EELM的结构与运行机理，该EELM的定子由铁心和励磁绕组组成，动子由动子铁心和电枢绕组组成，与数控机床进给平台固定连接驱动平台运动，励磁磁场对动子铁心的单边磁拉力实现平台的悬浮；建立EELM磁悬浮平台控制系统的数学模型与状态方程；对电励磁直线电动机磁悬浮平台运行过程中存在的不确定性扰动，设计非线性自适应反步控制器，对未知扰动进行估计，采用李雅普诺夫理论证明系统的稳定性；用MATLAB/Simulink对控制系统进行计算机仿真，验证所提方法的有效性。     

数控机床直线同步电动机磁悬浮系统反馈线性化控制的研究

由于在数控机床直线同步电动机磁悬浮系统中,直轴电流、悬浮高度与水平速度之间存在非线性耦合,以及负载扰动等不确定因素,会对控制系统产生诸多不利影响。针对该问题,提出了一种新型解耦控制方法。建立可控励磁磁悬浮直线同步电动机(controllable excitation linear magnetic suspension synchronous motor, CELMSSM)的数学模型;通过选取适当的状态变量得到该电动机的仿射非线性模型;在传统电流控制的基础上,利用非线性系统的微分几何理论,通过坐标变换与状态反馈,将电动机仿射非线性模型解耦线性化为直轴电流子系统、水平速度子系统以及悬浮高度子系统的3个可独立控制的线性子系统;根据最优极点配置法设计系统的控制规律,从而实现可控励磁磁悬浮直线同步电动机的动态解耦控制。最后,对控制系统进行仿真研究,结果表明通过反馈线性化控制与传统PI控制仿真对比,所提出的控制策略可使系统的动、静态性能得到显著增强。     

基于遗传算法的可控励磁直线磁悬浮同步电动机自抗扰控制

对可控励磁直线磁悬浮电动机控制系统提出基于遗传算法的自抗扰控制策略。根据可控励磁直线磁悬浮电动机的运行机理,建立其数学模型。设计反馈跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性反馈控制律,对传统函数fal进行改进,应用到控制器中。实现对给定信号的跟踪,并将系统耦合量和外界扰动作为系统的“总扰动”,并对总扰动进行观测与补偿。针对控制器中存在多个参数难以整定的问题,采用遗传算法对控制器参数进行寻优。对控制系统进行仿真研究,结果表明,基于遗传算法的自抗扰控制系统具有对参考信号良好的跟踪性能,以及对干扰信号的抑制能力。     

数控机床直线伺服系统非线性自适应鲁棒控制的研究

对数控机床永磁直线伺服系统提出非线性自适应鲁棒控制的设计方法.在永磁直线伺服系统非线性数学模型的基础上,为实现对速度和电流的准确跟踪,建立了误差系统的动态模型.将跟踪和干扰抑制归结为非线性自适应鲁棒控制器设计问题,通过构造存储函数得到包含电阻辨识算法的自适应鲁棒控制器的定理,证明定理给出的控制器能满足干扰抑制和系统的渐进稳定.仿真结果表明,用该方法设计的系统能很好地抑制扰动和跟踪给定,满足对数控机床永磁直线伺服系统控制的要求.     

基于LMI的永磁直线电机H∞鲁棒控制器设计

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服控制中存在的模型摄动和外部干扰问题,保证闭环控制系统的鲁棒稳定和鲁棒性能,将基于状态反馈的H∞鲁棒控制器应用到永磁直线同步电机的速度环和电流环设计中,通过建立伺服系统鲁棒控制的状态空间模型,将H∞标准设计问题转化为线性矩阵不等式(LMI)的最优解求解问题,利用Matlab LMI工...     

锥形滚柱式混合磁悬浮轴承次优H∞鲁棒控制器的研究

介绍了一种新型结构的磁悬浮轴承－锥形滚柱式混合磁悬浮轴承的控制系统和控制原理，并对系统建立状态空间数学模型，通过H∞次优鲁棒控制理论，利用MATLAB提供的鲁棒控制工具，设计出系统在H∞范数边界γ内二次稳定的鲁棒H∞次优状态反馈控制器，并采用具有强大快速的运算处理能力和精炼指令集的DSP（TMS320F240）芯片实现对系统的实时控制。     

数控机床直线同步电动机磁悬浮系统的神经网络直接自适应控制

针对数控机床可控励磁直线同步电动机磁悬浮系统的强非线性、外部扰动不确定性的问题,设计基于RBF神经网络直接自适应控制器.通过分析磁悬浮系统的运行机理,推导运动方程及悬浮力方程,进而建立系统的状态方程;用悬浮高度的跟踪误差和误差的变化量构造误差函数,设计直接自适应理想控制器并采用RBF神经网络对其进行逼近;设计自适应律来估计神经网络理想权值,对误差函数的变化率构造二次型Lyapunov函数,利用Lyapunov稳定性理论来证明系统稳定;通过Matlab对控制系统进行计算机仿真,结果表明该方法设计的控制器与自适应模糊滑模控制器和PID控制器相比,空载启动时调节时间减少了23.5％,突加负载时动态降落减少了64.7％,恢复时间减少了38.2％,具有稳态误差小,调节时间和恢复时间短,抗扰性较强的优点,能有效提高磁悬浮系统的控制性能.     

可控励磁磁悬浮进给平台电磁特性的有限元分析

设计一种可控励磁直线同步电动机磁悬浮进给平台,平台与直线同步电动机动子固定相连,直线同步电动机同时实现平台的进给与悬浮。可控励磁磁悬浮进给平台的电动机定子为直流励磁,磁极既是励磁磁极也是平台的悬浮磁极,磁极与动子铁心间的法向力为平台的悬浮力,调节励磁电流改变平台的悬浮力;电枢在磁场中受到的切向力为驱动平台的电磁推力,调节电枢电流以调节平台的电磁推力。为了研究可控励磁直线同步电动机磁悬浮进给平台的电磁特性,建立了该平台的数学模型和运动方程,并在数学模型的基础之上对电磁推力与悬浮力进行有限元计算。电磁推力的解析计算结果与有限元分析结果相比较,最大相对误差为8.73%,悬浮力的解析计算结果与有限元分析的结果相比较,最大相对误差为19.15%。计算结果表明可控励磁磁悬浮进给平台运行的可行性。     

H∞控制理论在磁悬浮轴承系统中的应用研究

讨论了鲁棒H∞控制理论灵敏度和补灵敏度加权因子的选择方法，设计了磁悬浮轴承系统的H∞控制器；研制了基于PC机的磁悬浮轴承实时数控系统，用C语言设计了H∞控制器的软件。仿真结果表明，采用H∞控制，系统具有良好的动态性能、较强的鲁棒性和抑制转子振动的能力。对一个五自由度的磁悬浮轴承系统进行试验研究，结果表明，采用H∞控制器成功实现了五自由度磁悬浮轴承系统的稳定悬浮，在最高转速30000r／min时转子的振动峰峰值小于60μm。     

H_2/H_∞混合控制器对异步电动机扰动研究

研究异步电动机的控制,针对异步电动机模型的不确定性问题,首先将其线性化,然后将H2/H∞控制器应用于异步电动机的调速系统中,将异步电动机调速系统的性能要求转化为混合H2/H∞控制器的设计问题。提出将基于H2/H∞控制器参数的设计方法运用到异步电动机控制系统中,很好地保证了负载等外部因素扰动情况下的系统鲁棒稳定性,保证闭环系统具有的动态和稳定性能,很好的保证了异步电动机对扰动的稳定性。     

主动电磁悬浮球系统的H_∞控制器

针对主动电磁悬浮球系统的鲁棒性问题,探讨了H∞控制器在该系统上的应用。首先建立了主动电磁悬浮球系统的线性化数学模型;然后对应H∞混合灵敏度框架,重点介绍了3个加权函数的双重意义及其对系统特性的影响,说明了H∞控制器的设计方法;并对一套实际系统设计了H∞控制器,对系统的性能进行了仿真和实验研究。研究结果表明,基于H∞控制器的主动电磁悬浮球系统具有较高的抗干扰性能和鲁棒稳定性。     

可控励磁直线同步电动机滑模控制的研究北大核心

在磁悬浮可控励磁直线伺服系统中,对于外部不确定性扰动和系统自身参数摄动的问题,提出一种全过程都具有鲁棒性的滑模控制,让状态轨迹全程沿着滑模面运动。同时,针对滑模控制会产生抖振的缺点,采用双曲正切函数柔化控制输入信号,以达到实现直线同步电动机数控机床磁悬浮平台精确控制的目的。在Matlab环境下对控制系统进行仿真分析,结果表明在该控制策略下,可控励磁直线电动机磁悬浮伺服系统对外部扰动和自身参数摄动具有良好的鲁棒性,并且减小系统的抖振,从而验证该控制方法的有效性。     

基础振动下两自由度机械臂的鲁棒控制

研究了基于基础振动的两自由度机械臂鲁棒控制问题.利用非线性状态反馈理论,对模型进行线性化处理,结合混合灵敏度理论,对所建立的机械臂动力学方程进行混合灵敏度频域整形.运用H∞控制理论和结构奇异值μ理论,建立了参数不确定系统的H∞控制框图,采用D-K迭代工具设计H∞控制器.仿真结果表明,在不需要基础运动测量的情况下,控制器能有效减少系统的外部干扰以及良好的鲁棒性能.     

可控励磁直线同步电动机滑模控制的研究

在磁悬浮可控励磁直线伺服系统中,对于外部不确定性扰动和系统自身参数摄动的问题,提出一种全过程都具有鲁棒性的滑模控制,让状态轨迹全程沿着滑模面运动。同时,针对滑模控制会产生抖振的缺点,采用双曲正切函数柔化控制输入信号,以达到实现直线同步电动机数控机床磁悬浮平台精确控制的目的。在Matlab环境下对控制系统进行仿真分析,结果表明在该控制策略下,可控励磁直线电动机磁悬浮伺服系统对外部扰动和自身参数摄动具有良好的鲁棒性,并且减小系统的抖振,从而验证该控制方法的有效性。     

基于能量函数的永磁同步电机无速度传感器H∞控制

研究了基于能量函数的永磁同步电机无速度传感器H_∞控制问题。为有效控制电机转速,首先对无扰动条件下的永磁同步电机哈密顿模型进行整形,使转速达到期望值。然后,在存在扰动的条件下,设计了一种基于哈密顿函数的H_∞控制器。最后,采用基于哈密顿函数的扩张+反馈方法设计了一种观测器,对转子角速度进行测量,实现了无速度传感器整形+H_∞控制。仿真结果表明,基于观测器的整形+H_∞控制器能实现对角速度的高精度估计,可有效克服扰动,并较好地实现了对电机转速的控制功能。     

基于SESO的可控励磁直线同步电动机电流预测控制的研究

对可控励磁直线同步电动机（CELSM）提出基于切换型扩张状态观测器（SESO）的电流预测控制策略。根据可控励磁直线同步电动机工作原理建立数学模型,设计无差拍预测电流控制器（DPCC）,并采用扩张状态观测器对总扰动进行观测和补偿。将线性扩张状态观测器（LESO）和非线性扩张状态观测器（NLESO）通过设计合适的切换规则结合为SESO,综合线性与非线性控制策略的优点,在保留LESO收敛速度同时提高观测精度和鲁棒性。最后,采用SIMULINK进行仿真研究,将SESO-DPCC与LESO-DPCC控制策略进行对比。研究结果表明,SESO-DPCC控制策略能使可控励磁直线同步电动机输出的电流和转矩更稳定并具有更好的参数鲁棒性。