电力系统混沌振荡的模糊趋近律滑模控制

在周期扰动条件下,电力系统可能出现混沌振荡现象。对电力系统二阶模型混沌振荡特征进行分析并提出一种模糊滑模控制方法,利用模糊控制对常规滑模控制趋近率参数进行调节,以此抑制滑模控制导致的高频抖振。利用Lyapunov稳定性理论证明了电力系统在控制作用下的稳定性。仿真结果证实了能有效控制系统的混沌振荡并减轻抖振程度。     

基于自适应Terminal滑模的混沌振荡控制

针对电力系统负荷扰动满足一定条件时就会产生混沌振荡现象,提出了一种自适应Terminal滑模混沌控制方法.利用Lyapunov指数证明了系统存在混沌振荡,应用简单电力系统分析了周期性负荷扰动下的动力学行为,设计了Terminal滑模动态使得系统能够快速收敛,给出了扰动的自适应律.应用Matlab/Simulink仿真平台对含噪声和不含噪声的电力系统进行仿真验证.仿真结果表明,该控制方法能够有效地镇定电力系统混沌振荡.     

基于新型滑模观测器和非奇异快速终端滑模的永磁同步电机控制

针对永磁同步电机传统无传感器滑模控制系统中存在超调大,抖振严重,鲁棒性差等缺点,设计了一种带扰动补偿的新型非奇异快速终端滑模控制器和分数阶滑模观测器的联级控制系统。首先,新型非奇异快速终端滑模面和趋近率构造速度控制环,相比于普通滑模面,新型滑模面的引入有效提高系统的鲁棒性,抑制PI控制中的转速超调和抖振现象,并将电机负载扰动补偿到设计的滑模控制器中,进一步提高系统的抗扰动性;其次,分数阶滑模观测器包含分数阶滑模面和双正切函数的符号函数;最后通过改进的分数阶锁相环提取转子位置信息。仿真结果表明,新提出的新型级联控制系统有效降低滑模抖振,系统抗扰动性更强,鲁棒性更好。     

基于新型趋近律和扰动观测器的永磁同步电机非奇异终端滑模控制

针对永磁同步电机调速系统存在响应速度慢和抖振较大的问题,提出了一种基于改进型双幂次趋近律(IDPRL)和负载扰动观测器(DOB)的非奇异终端滑模控制(NTSMC)策略。将线性滑模面改进为非奇异终端滑模面,在减小系统抖振的同时也提升了收敛速度。在IDPRL中引入切换函数,减小了系统的稳态误差和抖振。设计了一种扰动观测器(DOB),将观测值前馈补偿到速度控制器中,实现系统对扰动的精准补偿。仿真结果表明了所提方法的准确性和可行性。     

基于观测器的混沌电力系统PI固定时间自适应滑模控制

为对九阶电力系统中的混沌现象进行控制,基于有限时间观测器将PI控制与固定时间终端滑模控制相结合,提出一种控制电力系统混沌的新方法。有限时间观测器可对外来干扰进行预估,积分的加入可消除系统稳态误差。同时对传统滑模的固定切换控制项通过加入自适应律从而进行改进,进一步加强控制方法鲁棒性。利用tanh(x/τ)函数代替传统滑模的符号函数以及利用新的趋近律来解决滑模控制中的抖振现象。最后为缩减控制参数寻找时间,在构建一种新的目标函数基础上利用改进蚁狮算法对控制参数进行寻优。结果表明所提出的控制方法具有良好的控制性能。     

基于扩展滑模扰动观测器的永磁直线同步电机定结构滑模位置跟踪控制

由于永磁直线同步电机位置伺服系统易受参数扰动、外部干扰和端部效应的影响,该文提出一种定结构滑模控制器与扩展滑模扰动观测器相结合的复合式滑模位置控制方法。定结构滑模控制器通过加入限制条件,保证了系统状态都位于滑模面的同一侧,削弱了传统变结构滑模控制器由切换控制产生的抖振现象,提高了滑模滑动运动的品质。扩展滑模扰动观测器可以对定结构滑模控制器中无法精确测量的系统扰动项进行观测并补偿,从而消除了系统扰动项对定结构滑模控制器的影响。最后通过实验验证了该复合式滑模控制方法的有效性。实验结果表明,相比于传统的滑模控制,该复合式滑模控制方法可以实现更高的位置跟踪精度,不仅削弱了抖振现象,而且增强了位置跟踪系统的鲁棒性能。     

基于干扰观测器的专家积分Terminal滑模SPMSM控制

以面贴式永磁同步电动机(SPMSM)为研究对象,提出了专家控制、滑模变结构控制和干扰观测器相结合的控制方法,来提高电机速度环的控制效果。通过干扰观测器得到电机的负载扰动;积分型滑模变结构控制能保证给定速度无静差跟踪;Terminal滑模可以在有限时间内收敛至平衡点;专家控制加上得到的负载扰动观测值可以减小滑模变结构控制的抖振现象。     

电力系统混沌振荡的自适应最优控制

电力系统在周期性负荷扰动的作用下会发生混沌振荡,甚至由此而失去稳定.为抑制这种情况下的混沌振荡,保证电力系统运行的稳定性,利用自适应最优控制方法设计了在周期性负荷扰动幅值不确定以及系统参数不确定情况下的混沌振荡控制器;并利用Lyapunov稳定性理论证明了受扰的、未精确建模的电力系统在该控制器作用下可以保持渐近稳定.因此,当电力系统所受到的周期性负荷扰动的幅值不确定且引起电力系统混沌振荡甚至失去稳定时,自适应最优控制器可以使电力系统获得渐近稳定,即能回到初始平衡点上.数值仿真也表明了该控制器的控制效果.     

开关磁阻电机模糊滑模观测器间接位置检测

研究开关磁阻电机滑模观测器间接位置检测方法,针对传统滑模观测器存在抖振影响系统动态性能的问题,引入模糊控制,用模糊控制器调节开关函数的输出幅值,以抑制抖振并快速到达滑模面。详细分析了基于电磁转矩的误差函数构造方法及其选取过程,该误差函数能反映电机转子位置误差与转速误差,讨论了滑模观测器稳定运行条件及参数选取,在此基础上推导了模糊控制规则,设计了模糊滑模观测器。通过仿真和实验分析,验证了模糊滑模观测器能柔化控制器的输出信号,使响应速度更快,且鲁棒性强,可以实现转子位置的精确估算。     

电力系统混沌振荡的自适应最优控制

电力系统在周期性负荷扰动的作用下会发生混沌振荡,甚至由此而失去稳定。为抑制这种情况下的混沌振荡,保证电力系统运行的稳定性,利用自适应最优控制方法设计了在周期性负荷扰动幅值不确定以及系统参数不确定情况下的混沌振荡控制器;并利用Lyapunov稳定性理论证明了受扰的、未精确建模的电力系统在该控制器作用下可以保持渐近稳定。因此,当电力系统所受到的周期性负荷扰动的幅值不确定且引起电力系统混沌振荡甚至失去稳定时,自适应最优控制器可以使电力系统获得渐近稳定,即能回到初始平衡点上。数值仿真也表明了该控制器的控制效果。     

基于Melnikov方法的电力系统混沌振荡参数计算

为了研究大干扰下电力系统中的混沌振荡,提高电力系统的稳定性,分析了非线性三参数二机电力系统振荡的异宿分支,给出了Melnikov函数的计算方法,推导出了Melnikov函数具有简单零点的条件,获得了电力系统发生混沌振荡的锥形参数区域和带形参数区域,从而阐明了二机电力系统产生混沌振荡的机理,得到了定量化的参数条件,为准确判断混沌振荡和提高大偏差状态下电力系统的稳定性提供了计算依据.最后通过仿真实验证实了当系统所受到的周期性负荷扰动足够大时,电力系统将出现混沌振荡.     

永磁同步直线电机基于推力观测器的模糊滑模控制

针对永磁同步直线电机伺服驱动系统,提出了一种基于推力观测器的模糊滑模变结构控制方案。在常规的滑模控制中引入推力观测器和模糊控制,在不影响滑模控制系统的完全鲁棒性的情况下,有效地对推力扰动进行补偿并削弱滑模切换控制所产生的抖振。仿真结果表明,该方案能有效消除推力波动,提高系统对外在时变扰动的鲁棒性,并使抖振现象得到明显抑制;系统能够获得良好的动、静态性能。     

优化I/F起动的PMSM改进型SMO无位置传感器控制

为了削弱滑模控制中的抖振现象,提高永磁同步电机的无位置传感器矢量控制性能,提出了一种改进型滑模观测器。使用sigmoid函数代替sign函数进行削弱抖振,使用PLL锁相环代替反正切估算转子位置,提高了转子位置的估算精度。传统的电流闭环I/F起动策略中电流矢量幅值恒定,将会导致起动加速阶段转矩失衡,且切换过程转矩不稳,速度突变。提出了一种优化I/F起动方法,改变电流矢量的幅值保证转矩平衡和匀速切换。实验证明:相比于传统的I/F起动和滑模观测器,基于优化I/F起动方法的改进型滑模观测器起动迅速,转矩平稳无冲击,且能更好地抑制抖振,稳定性更强。     

一类非线性电力系统混沌振荡产生机理的研究

针对电力系统混沌振荡产生机理的问题,借助于一个非线性三参数二机电力系统模型,采用同宿轨道的Melnikov函数计算法,给出了电力系统出现混沌振荡现象的临界条件和参数区域,尤其论证了小扰动也可诱发混沌。阐明了系统在周期性负荷扰动情况下产生混沌振荡的条件,即系统在受到较大周期性负荷扰动时,电力系统将出现混沌振荡;当周期性负荷扰动较小,但是阻尼系数在一定的范围内,系统仍将出现混沌振荡;当周期性性扰动较小,阻尼系数在一定范围之外,系统不会出现混沌振荡;当周期性负荷扰动为零时,系统不会出现混沌振荡。通过仿真实验证实了电力系统在受到周期性负荷扰动时出现混沌振荡现象的条件。这种现象的出现和电力系统非线性模型的几何结构密切相关,同时也与电力系统的运行参数、结构参数有联系。     

永磁同步电机模糊滑模无位置传感器控制

针对滑模量在滑模面切换以及速度非线性变化而致使的系统抖振问题,提出一种超旋转滑模模糊观测器。滑模观测器(SMO)存在的高频抖振会对电机控制系统产生很大的影响,导致电机产生转速波动和稳态误差。为了削弱SMO的抖振问题,首先对滑模动态变量的趋近速度动态变化导致的抖振问题,通过引入模糊逻辑理论使得系统状态量趋动速度智能化,设置模糊规则以达到智能动态化速度,以系统动态变量趋向切换面的距离与状态量动态趋向速度为规则因子,动态智能化趋向速度;其次对系统变换函数导致的系统抖振,进一步采用连续函数F(s)代替不连续的sgn(s)符号函数。该方案有效削弱了系统的抖振问题,相较于SMO控制提高了系统的稳定性。     

高精度数控机床永磁同步电机复合滑模控制算法研究

为满足数控机床高精度驱动要求,本文针对现有滑模变结构控制算法的固有抖振及抗干扰差的问题,提出了一种适用于永磁同步电机的新型复合式滑模变结构控制算法。该控制算法在现有滑模变结构算法的基础上,构建了一种新型混合趋近律函数滑模控制器,并加入了改进的扰动观测器,其中混合式趋近律函数引入了终端吸引子、指数项及系统状态变量,以降低固有抖振,改进的扰动观测器加入了饱和函数,以提高系统的抗干扰性。仿真结果表明,与现有滑模变结构控制算法相比,该算法可大幅削弱固有抖振及外部干扰,提高PMSM速度控制系统的快速性和鲁棒性。     

基于改进指数趋近律和扰动观测器的PMSM滑模控制

为改善永磁同步电机速度环上传统滑模控制(SMC)中响应速度较慢、抖振较大等不足,提出了一种基于改进指数趋近律和滑模扰动观测器(SMDO)的滑模控制方案。采用连续函数代替符号函数并设计改进指数趋近律以提高系统响应速度,增加以观测误差为变量的滑模扰动观测器来强化系统抗扰能力,基于观测扰动与改进指数趋近律相结合的方法设计了改进的滑模控制器。通过MATLAB/Simulink搭建模型,结果表明改进的滑模速度控制配合滑模扰动观测器可以有效改善系统的鲁棒性和动态响应性能。     

基于二阶滑模观测器的永磁同步电动机无传感器控制

针对永磁同步电动机无位置传感器滑模控制中存在滑模抖振现象,利用李雅普诺夫函数提出了一种新型二阶滑模观测器,用来估算电机转速和转子位置。在分析传统滑模观测器为削弱抖振现象而引入低通滤波所产生的相位滞后问题后,设计了新型二阶滑模观测器,并通过Lyapunov函数证明新型二阶滑模观测器的稳定性。仿真实验结果表明,该新型滑模观测器无需低通滤波器便能有效避免滑模抖振现象,电机速度和位置估算曲线较平滑,且相对于传统滑模观测器该二阶滑模观测器提高了观测精度和系统鲁棒性。     

永磁同步电动机新型滑模观测器无传感器控制

根据滑模变结构控制理论以及永磁同步电动机的数学模型,在传统滑模观测器的基础上,设计了一种将反电势估算值反馈引入到定子电流观测计算中的新型滑模观测器,利用该观测器对永磁同步电动机的转子位置和转速进行了实时在线估算。针对采用滑模控制导致系统出现的抖振现象以及加上其他干扰引起转速计算精度不高的问题,采用了将传统的开关函数更换为近似饱和函数以及锁相环代替直接微分计算转速的方法,有效地抑制了抖振问题,提高了估算精度。仿真实验验证了该新型滑模观测器的正确性和有效性。     

舰船推进系统中永磁同步电机的滑模控制

舰船电力推进系统中的永磁同步电机长期浸泡在海水中,工作环境复杂,诸如温度、湿度、海水冲击等不利因素限制了机械传感器的使用,而对其控制系统又要求动态响应快、鲁棒性强、可靠性高。采用扩展卡尔曼滤波器进行电机位置和速度辨识的成熟方案解决复杂环境对机械传感器的限制问题;针对传统滑模控制存在抖振的问题,设计了一种带有干扰观测器的滑模控制器,运用干扰观测器来观测系统中存在的干扰量,并用此观测值作为前馈量补偿到滑模控制器的输入端,来消除抖振实现对电机的精确控制,最后通过Matlab仿真证明了此种控制系统对参数与负载变化有较强的鲁棒性,动态响应快。