永磁直线同步电机滑模控制系统

设计了一种基于滑模变结构的永磁直线同步电机(PMLSM)矢量控制系统。从直线电机的基本工作原理出发,通过坐标变换,建立PMLSM在两相同步旋转正交坐标系上的数学模型。基于滑模变结构和李雅普诺夫稳定性理论设计转速调节器,组成PMLSM滑模控制系统。为了验证该控制系统的有效性,在MATLAB/Simulink平台下搭建系统的模型并进行仿真。仿真表明,该控制系统具有很强的鲁棒性。     

永磁直线同步电机滑模最优控制

为了解决永磁直线同步电机（PMLSM）运行过程中对系统参数摄动及负载扰动等不确定因素敏感的问题,提出利用滑模变结构控制和最优控制相结合,实现PMLSM高性能鲁棒控制。首先,利用线性二次型最优控制方法来确定系统的反馈增益和控制律;然后,利用滑模变结构控制理论改进最优控制律,保证最优控制过程的鲁棒性,从而设计出滑模最优控制器。仿真结果表明,滑模最优控制与传统PI控制相比具有更好的动态稳定性,对外界干扰具有较强的鲁棒性。     

永磁直线同步电机的双滑模观测器的设计

针对永磁同步直线驱动系统中存在双时间尺度特性,利用奇异摄动理论将永磁直线驱动系统分解成快变、慢变子系统,对快、慢变子系统分别设计了滑模位置观测器和滑模速度观测器。通过这两个观测器可以只利用便于测量的定子电流和电压来估计永磁直线同步电动机的磁极位置和线速度,消除了传统上使用位置和速度传感器所带来的诸多不利。仿真结果表明,所设计的双滑模观测器不仅能准确地估计磁极位置和线速度,实现无传感器控制,而且在系统模型存在不确定性和测量噪声时仍具有较好的鲁棒性。     

一种新型永磁同步电机滑模观测器设计方法

提出了一种新型永磁同步电机转速滑模观测器的设计方法。在传统的滑模观测器结构的基础上,通过改变切换函数,降低了观测器输出振动,并采用一种锁相环模块来估算转速,使估计的转速精度更高、响应速度更快。在MATLAB/Simulink下搭建了基于新型滑模观测器的永磁同步电机矢量控制系统仿真模型,证明了采用新型滑模观测器可以更有效地估算转子位置和转速,实现良好的动态和静态性能。     

一种永磁同步电机新型高阶滑模观测器设计

为了提高无位置传感器控制的精度,增强控制系统的鲁棒性,减小不确定扰动的影响,提出了一种新型高阶滑模观测器。该设计使用改进的积分滑模定子电流观测器估算永磁同步电机的反电动势,从而分析得出转子位置和转速估算值。在指数趋近律的设计上,等速项用连续光滑的开关函数代替不连续的符号函数,指数项引入随系统的变化而调整的增益项。通过仿真实验,验证了该滑模观测器对改善转子位置和速度估算精度有明显的提升效果,增强了系统的鲁棒性,抑制了抖振现象。     

直线永磁同步电机的新型滑模控制

针对直线永磁同步电机提出了一种基于负载推力观测器的新型滑模变结构控制,从而实现对推力扰动的补偿。且大大削弱了推力纹波及系统的抖振;在滑动模态中引入积分环节来进一步消除系统的稳态误差和系统抖振。仿真结果表明该方案能提高系统对参数摄动和外在阻力扰动的鲁棒性。     

永磁直线同步电机自适应非线性滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服控制系统易受参数变化、外部扰动、非线性摩擦力等不确定性因素的影响,采用了一种自适应非线性滑模控制(ANLSMC)方案。首先,建立了含有不确定性因素的PMLSM动态方程,然后,通过速度作为状态变量的非线性函数和广义滑模面相结合,设计了非线性滑模面,这样不仅提高了系统的响应速度,而且增强了系统的鲁棒性。通过自适应控制在线调整趋近律中的控制增益来调节系统状态轨迹到达滑模面的趋近速度,削弱了抖振现象,同时减少了系统跟踪误差,进而提高系统的控制精度。最后,实验结果表明所采用的控制方案有效可行,与滑模控制(SMC)和非线性滑模控制(NLSMC)相比,ANLSMC不仅提高了系统的响应速度,而且改善了系统的跟踪精度和鲁棒性能。     

永磁直线同步电机自适应反推滑模控制

针对高速高精数控机床直线伺服系统,考虑参数变化、外部负载扰动和摩擦力等不确定因素对系统伺服性能的影响,设计反推滑模控制器(ABSMC).实际应用中不确定确界未知,通过设计自适应率修正不确定确界观测值.经分析验证,并与反推滑模控制相比,自适应反推滑模算法在保证系统全局一致渐进稳定情况下,能很好抑制不确定因素对系统性能的影响,位置跟踪鲁棒性强,同时抖振得到明显削弱.     

永磁直线同步电机插入式积分滑模控制

永磁直线同步电机(PMLSM)因具有高速、高动态响应等优点而备受关注。参数变化、端部效应和摩擦力等不确定因素将会降低直线电机控制系统应有的性能。为了提高系统的鲁棒性,提出了一种插入式积分滑模控制。该滑模控制将原有控制器的输出量加入到所设计的滑模面中,使得控制系统在不改变原有控制器结构和性能的情况下,获得较强的鲁棒性。同时,以连续的超螺旋控制替换积分滑模控制中原有的不连续部分,削弱了滑模固有的抖振。MATLAB/Simulink仿真结果证实了所提方法的有效性。     

永磁直线同步电机自适应互补滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)易受非线性因素影响而降低伺服系统鲁棒性的问题,提出一种自适应互补滑模控制方法。永磁直线同步电机的非线性因素包括系统参数变化、电机端部效应及外部不确定性的扰动。互补滑模控制将积分滑模面与广义误差滑模面相结合,将系统状态轨迹限定在两个面的交线上,缩短了状态轨迹达到滑模面的时间,提高了位置跟踪精度。为了进一步改善系统鲁棒跟踪性能,利用自适应控制对不确定扰动因素的上界进行估计,减小不确定因素对系统的影响,改善滑模控制的抖振现象。实验结果表明所提出的控制方法是有效可行的,自适应互补滑模控制不仅提高了系统的跟踪性能,而且更有效地抑制了不确定因素对控制系统的影响。     

永磁直线同步电机神经滑模控制仿真

分析了永磁直线同步电机的数学模型,给出了径向基(RBF)神经网络的结构和算法,设计出以切换函数为网络输入、以滑模控制器为网络输出的神经滑模控制器,软件仿真结果表明所设计的滑模控制器能进行自适应学习,可实现良好的伺服跟踪.     

永磁直线同步电机的自适应增量滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)直接驱动伺服系统易受参数变化、外部扰动、端部效应等不确定性因素的影响,提出了一种自适应增量滑模控制(AISMC)方法。通过利用系统先前的状态信息和控制动作来设计增量滑模控制器,同时选择饱和函数作为切换函数,不仅削弱了抖振,而且提高了系统的跟踪性能。然后利用自适应控制来观测和补偿参数变化与外部扰动等不确定性因素的影响,并对不确定性参数的界限进行实时估计,设计出自适应增量滑模控制器。从理论上分析证明了此控制器可以保证系统收敛,具有快速的收敛速度,提高了直线伺服系统的跟踪性能。通过系统实验,证明了所提出的AISMC方案的有效性,与滑模控制(SMC)相比,基于AISMC的系统具有较强的鲁棒性和精确的跟踪性,明显削弱了抖振现象。     

永磁直线同步电机的智能互补滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统的位置跟踪精度问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的智能互补滑模控制(ICSMC)方法。建立了包含端部效应、参数变化、外部扰动及非线性摩擦等不确定性因素的PMLSM动态方程。设计了互补滑模控制器,采用广义滑模面和互补滑模面相结合的设计,降低了系统跟踪误差,提高了系统响应速度,并削弱了抖振现象;利用RBF神经网络直接对系统存在的不确定性进行估计,在线调整RBF网络参数以改善系统动态性能,提高系统鲁棒性,并用李雅普诺夫定理保证系统闭环稳定性。通过分析系统实验结果,验证了所提出的控制方法有效降低了系统跟踪误差,并使系统具有良好的动态性能和鲁棒性能。     

永磁直线同步电机超短反馈滑模控制研究

永磁直线同步电机矢量控制的速度环常采用PI控制。传统PI控制器在速度追踪时存在起动过程超调大、受到负载扰动时调节时间长等不足之处。为提高伺服性能,滑模控制被应用到伺服系统中,但其缺点是存在抖振问题。因此,提出一种基于内分泌激素调节的滑模控制方法,可以有效降低速度的超调量,缩短受到外部扰动时的调节时间。在MATLAB中搭建了系统的仿真模型,仿真结果表明其对速度和推力的控制效果显著,优于传统的PI控制和常规的滑模控制。     

永磁直线同步电机的智能增量滑模控制

针对永磁直线同步电机直接驱动伺服系统的位置跟踪精度易受参数变化、外部扰动、端部效应等不确定性因素的影响,提出了一种将小波神经网络(wavelet neural network,WNN)和增量滑模控制器相结合的智能增量滑模控制方法。利用系统先前的状态信息和控制动作作为反馈量,同时选择饱和函数作为切换函数来设计增量滑模控制器,不仅削弱了抖振,而且提高了系统的跟踪性能;利用WNN实时观测和补偿参数变化和外部扰动等影响,并采用改进的粒子群优化算法在线调整WNN的学习率,对不确定因素进行实时估计。从理论上分析证明了此控制器可以保证系统收敛,提高了直线伺服系统的控制性能。通过系统实验,证明了所提出方案的有效性,与滑模控制(sliding mode control,SMC)相比,系统具有强鲁棒性和良好的位置跟踪精度,明显地削弱了抖振现象。     

一种削弱积分型滑模结构的永磁同步电机矢量控制系统

为了改善传统积分滑模控制（SMC）结构的永磁同步电机（PMSM）由于转换动作不连续而造成的稳态误差和超调,提升系统的稳定性,设计了一种新型的积分削弱型SMC结构。基于传统的积分型SMC结构,引入边界层概念,在层外对积分进行削弱,柔化电机的趋近运动,通过Lyapunov函数验证了此种方式的优越性。基于积分削弱型结构设计思路,在MATLAB/Simulink中分别搭建出新旧2种控制器的PMSM矢量控制模型进行对比验证。最后,通过仿真分析对比2种控制结果转速图和电磁转矩图,与传统的积分型滑模控制相比,所设计的新型SMC结构可以有效改善系统稳态误差和稳定性。     

永磁同步电机模糊滑模控制系统的研究

针对永磁同步电机电流和转速强耦合的特点,设计了一种基于模糊滑模控制的非线性电机转速控制器。应用模糊控制实现滑模切换部分的控制,减轻了传统滑模控制的抖振现象。建立了采用该控制器的永磁同步电机转速控制系统的仿真模型。仿真结果表明,控制方法有效地实现了电机的转速跟踪,具有良好的动、静态特性和鲁棒性。     

永磁直线同步电机的固定边界层滑模控制

为了解决永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)运行过程中对系统参数扰动及端部效应等不确定因素敏感的问题,提出了一种PMLSM的非线性鲁棒控制方法。利用反馈线性化的思想,对PMLSM数学模型进行变换得到包含不确定因素的准线性化且解耦的模型。采用msat函数的思想方法,设计了固定边界层滑模控制器,确保系统鲁棒性。同时给出了力观测器的设计方法估计新模型中未知的负载力。不需要知道系统参数的精确数值,通过确定其范围就可以使控制器得到良好的鲁棒性。仿真与实验结果均验证了文中所提出方法的正确性和控制策略的有效性。     

改进Terminal滑模永磁直线同步电机控制策略研究

永磁直线同步电机(PMLSM)作为一种高阶非线性系统,需要通过优化的控制算法来实现伺服系统的高精度和快速响应。非线性控制理论对于非线性系统有较好的控制性能,其中Terminal滑模控制相比较于传统滑模控制,具有收敛精度高的特点,并保留了滑模控制的鲁棒性。分析了PMLSM的数学模型,设计了基于非奇异Terminal位置滑模控制和一个一阶速度滑模面,通过二者的组合实现速度限幅和位置的精确响应。通过MATLAB/Simulink的仿真,结果表明,该方法下的PMLSM的改进Terminal滑模控制具有较高的控制精度和较快的响应速度,在存在外部扰动的情况下也具有较好的鲁棒性。     

基于锁相环的永磁直线同步电机无传感器控制系统设计

设计了一种表贴式永磁直线同步电机无传感器控制算法。为克服低速运行时定子反电势过低不易观测的弊端,在静止坐标系下建立了定子电压的积分数学模型,将反电势观测项解耦为幅值固定易测的积分项。由于观测噪声的影响,通过传统直接计算法获得的速度信号毛刺现象较为严重,为此算法采用锁相环技术(PLL)对转子的位置和速度信号进行提取。建立PLL的二阶频域数学模型分析其稳态性能,并在输入信号存在相位阶跃、频率阶跃、频率斜升的情况下分别讨论了PLL的动态跟踪能力。仿真结果表明,算法能够实现转子位置、速度的准确观测,所构建的控制系统具有良好的稳定性和可控性。