一类非线性系统的变结构鲁棒观测器

研究了系统中不确定因素不满足匹配条件且具有外部干扰的变结构鲁棒观测器的设计问题,构造的观测器适用于标称系统是线性定常系统或可化正则型的仿射非线性系统。采用Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数为稳定观测器的判别条件,使观测器在外有部干扰时具有一致最终有界的构造误差。     

一种感应电机的状态变量及关键参数在线观测方法

针对感应电机定转子电阻、磁链、负载力矩等关键参数在电动机运行过程中会产生较大变化,对其精确控制产生不利的影响,提出一种在线观测方法,将感应电机强耦合系统数学模型通过非线性微分同胚变换转化为非线性规范型,并设计一种高增益观测器(HGO).该观测方法不要求系统能观,而且鲁棒性好,计算量小,通过对观测器增益参数的调节能够使观测误差达到任意精度.仿真及实验结果表明,所设计的观测器具有更高的观测精度,并且具有较强的鲁棒性.     

一种采用观测器的机器人变结构控制算法

本文针对仅有关节位置检测的关节型机器人,提出了一种考虑参数不确定性和状态不确定性的变结构轨线跟踪控制算法.通过对两种不同类型观测器(线性反馈和变结构反馈)的研究,用定理形式给出了由机器人、观测器和控制器组成的闭环系统渐近稳定的充分条件.非线性滑动域替代线性滑动面取得了控制精度和控制平稳性的折衷.在作者自行研制的直接驱动机器人DDR-1的实验中证实了这种算法的有效性.     

基于扩张状态观测器和有限时间控制的感应电机直接转矩控制

对感应电机直接转矩控制系统中存在的干扰,本文结合扩张状态观测器(ESO)和有限时间控制(FTC)提出一种复合控制方法来提高系统的抗干扰能力.首先采用扩张状态观测器估算系统的扰动,用此观测值作为前馈量补偿到输入端;然后运用连续有限时间控制方法设计系统前向通道中的反馈控制器.文中对控制器的稳定性进行了证明.与传统的PI控制以及P+ESO控制方法进行仿真与实验结果比较,验证了方法的有效性.     

基于滑模与自适应观测器的感应电机非线性控制新策略

提出一种结合滑模变结构和自适应观测技术的感应电机非线性控制新方法. 以定子电流与定子磁链为状态变量建立感应电机模型, 采用非线性分析方法建立转矩与磁链误差方程, 使用自适应滑模技术设计转矩与磁链控制器, 推导出定子电压控制量. 基于模型参考技术设计自适应观测器, 向控制器提供准确的转速辨识与磁链观测值,并给出了控制系统的稳定性证明. 该方法具有转矩脉动小、定子磁链畸变不明显的优点, 低速时也具有良好的控制性能, 且对参数与负载变化有较强的鲁棒性. 仿真与实验结果证明了该控制策略的正确性与有效性.     

基于滑模观测器的永磁同步电机变结构鲁棒控制

提出一种由一个变结构控制器和一个滑模观测器组成的控制系统,用于永磁同步电机的无传感器鲁棒控制.首先利用Lyapunov稳定性原理分析得到观测器的收敛条件及自适应率,并证明了其稳定性,然后以转速误差为参量建立滑模面,构造出变结构速度控制器,推导出自适应速度控制律,并得到速度控制的参考电流和参考电压.该方案的控制性能不依赖于电机参数和干扰变化,具有较强的鲁棒性.仿真结果验证了该方案的有效性与正确性.     

鲁棒观测器-控制器的设计*

本文讨论了多变量系统参数摄动下鲁棒观测器-控制器的设计方法,并给出了带观测器-控制器闭环系统的鲁棒稳定条件。     

非线性系统变结构观测器

本文研究了非线性系统的变结构观测器，分别讨论了干扰满足及不满足匹配条件下观测器的鲁棒性，证明了观测器的构造误差是一致最终有界的。     

三相PWM变换器的鲁棒变结构控制

分析了三相脉冲宽度调制(Pulse width modulation, PWM)功率因数校正(Power factor correction, PFC)变换器的工作原理和数学模型. 针对现有控制方法在参数不确定及参数变化时性能变差的问题, 提出采用鲁棒变结构控制减小系统参数不确定性的影响, 同时采用渐缩滑动边界的方法减小了控制量的颤振. 仿真及实验结果表明, 与传统PI控制和反馈线性化方法相比, 本文方法不仅在标称参数时具有较好的动静态性能, 而且在系统参数发生变化时, 具有更强的鲁棒性.     

Robust Model Predictive Speed Control of Induction Motors Using a Constrained Disturbance Observer

International Journal of Control, Automation and Systems - This paper proposes an offset-free speed control method for induction motors using a model predictive control and disturbance observer....     

感应电机高阶终端滑模磁链观测器的研究

提出了基于高阶非奇异终端滑模的感应电机转子磁链观测方法,用于实现感应电机的按转子磁链定向控制. 设计了非奇异终端滑模面及观测器的控制策略,利用所设计的控制策略推导出电机转子磁链信息. 为了抑制常规滑模存在的抖振现象,设计了定子电流观测器的高阶滑模控制律,可将控制信号直接用于电机转子磁链的估计. 较常规滑模观测器,所提方法具有较高的观测精度,并对电机参数变化具有良好的鲁棒性.仿真结果验证了方法的有效性.     

An Approximate High Gain Observer for Speed-sensorless Estimation of Induction Motors

Rotor speed estimation for induction motors is a key problem in speed-sensorless motor drives. This paper performs nonlinear high gain observer design based on the full-order model of the induction motor. Such an effort appears nontrivial due to the fact that the full-model at best admits locally a non-triangular observable form (NTOF), and its analytical representation in the NTOF can not be obtained. This paper proposes an approximate high gain estimation algorithm, which enjoys a constructive design, ease of tuning, and improved speed estimation and tracking performance. Experiments demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm.      

含结构不确定系统的变结构鲁棒自适应控制

讨论了含结构不确定SISO系统的变结构模型参考鲁棒自适应控制问题,提出了一种新的变结构控制方法,使得:1)系统在同时含参数及结构不确定性时,跟踪误差仍能在有限时间内收敛到零;2)无须假设参考模型为SPR(严格正实)函数.理论分析与数值仿真结果是一致的.     

多相无刷直流电机变饱和柔性变结构控制器设计

无刷直流电机因其高效率、长寿命、低噪声及其良好的机械特性等优点,在航空、军事、汽车、办公自动化等行业得到了广泛的应用。考虑到多相永磁无刷电机转子磁路结构及气隙磁密度波形对电机运行性能和控制策略的影响,需要建立精准的电机数学一般模型。而含有积分环节的PID控制使得电机控制系统响应缓慢,加之功率管换向过程中电感的作用,相电压波形与理想方波有较大差距,导致转矩脉动大,转速响应缓慢。通过改变柔性变结构的控制策略,并结合稳定的线性系统,以三相电机为研究对象,提出了多相无刷直流电机变饱和柔性变结构的控制器设计方法。仿真实验结果表明,采用变饱和柔性变结构控制较传统PID控制具有更好的控制性能,转速响应快,转矩脉动小。     

不确定线性系统的鲁棒切换函数变结构控制

针对工程领域中常见的一类不匹配不确定系统,即不确定性不是发生在控制通道中的系统,如工程中具有执行器的控制系统,提出了一种建立鲁棒切换函数的方法,进面设计滑模变结构鲁棒控制策略,该策略可确保整个闭环系统的轨迹是一致最终有界并具有稳定性,最后以船舶减摇鳍控制系统为例,进行了变结构鲁棒控制器设计。     

变结构神经网络自适应鲁棒控制

针对一类不确定非线性系统, 提出一种变结构神经网络自适应鲁棒控制(Variable structure neural network adaptive robust control, VSNNARC)方法. 其中变结构神经网络用于在线辨识系统未知非线性函数, 该网络利用节点激活与催眠技术进行动态调节, 减小网络规模与计算量; 自适应鲁棒控制用于网络权值学习与系统建模误差及外部扰动补偿. 采用Lyapunov稳定性分析法, 给出网络权值自适应律的形式以及鲁棒控制项的设计方法. 该方法不仅能保证系统的稳定性, 也能保证系统具有很好的瞬态性能. 将该方法应用到转台伺服系统的位置跟踪控制中, 实际运行结果表明, 该方法使系统具有很强的鲁棒性及良好的跟踪效果.