永磁同步电机新型趋近律滑模控制策略

为了提高永磁同步电机(PMSM)调速系统的动态性能,提出一种新型趋近律滑模控制策略。所提出的新型趋近律在幂次趋近律的基础上加入指数项,并且在幂次项指数中引入系统状态变量使幂次项指数与系统状态关联,解决幂次趋近律在远离滑模面时趋近速度慢的问题,同时使系统能平滑进入滑模面。然后,基于扩张状态观测器观测系统负载扰动,并将观测值前馈补偿至滑模控制器,降低负载扰动对系统的影响,提高系统的鲁棒性。仿真与实验结果表明,所提出的新型趋近律滑模控制策略能够有效地提高系统的动态性和鲁棒性。     

基于模糊滑模控制的三相PWM整流器仿真

普通的三相PWM整流滑模变结构控制由于滑动模态具有不变性,所以其对系统参数的扰动不敏感,因此到达滑模面后鲁棒性较高,但是其到达滑模面之前是不具有鲁棒性的,并且滑模变结构自身的抖振无法消除.分析了基于趋近律的滑模变结构,并结合模糊控制与滑模变结构,提出了一种基于模糊趋近律的滑模变结构的控制算法,利用调节外环上的滑模趋近律,通过控制趋近速度有效缩短了到达滑模面的时间,并减小了滑模面上的抖振,并且通过Matlab仿真将提出的算法与未采用模糊趋近律的滑模控制和PI控制比较,实验证明采用该方法的PWM系统能够运行单位功率因数且输入电流电压正弦,并且具有很强的抗干扰性和静动态性能.     

具有抖振抑制特性的机械臂快速滑模变结构控制

摘 要:针对机械臂轨迹跟踪控制中的跟踪速度和抖振2个方面,提出了一种基于新型滑模面和模糊幂次趋近律的滑模变结构控制策略.对传统滑模面的特性进行了分析和比较,设计了一种快速非线性滑模面,其收敛速度优于快速终端滑模面,提高了滑模变结构控制滑动运动阶段的收敛速度.依据模糊控制理论,设计了一种模糊幂次趋近律,在保证抖振抑制效果的前提下,提高了系统的趋近运动速度.仿真结果证明了所提控制方法的有效性和可行性.     

基于新型幂次趋近律的DFIG滑模直接功率控制

针对采用PI控制时双馈风力发电系统在参数摄动情况下控制性能不佳及传统趋近律滑模控制存在抖振等问题,提出一种基于新型幂次趋近律的双馈风力发电机(Doubly-Fed Induction Generator, DFIG)滑模直接功率控制策略。首先建立DFIG的数学模型,然后针对滑模控制存在的抖振问题提出一种新型幂次趋近律,该趋近律可随着系统状态位置的变化自动调整趋近速度,使系统状态量平滑地进入滑模面,从而减小抖振。最后将此趋近律应用于DFIG滑模直接功率控制系统中。仿真结果表明提出的新型幂次趋近律滑模控制策略能够有效地降低系统抖振,增强系统鲁棒性。     

Buck变换器多幂次趋近律滑模控制研究

为使Buck变换器输出电压响应速度快、增强系统鲁棒性及控制精度,削弱传统滑模控制的抖振现象,提出了一种基于多幂次趋近律的滑模控制策略。根据Buck变换器工作模式,利用状态空间平均化法建立了数学模型,并基于多幂次趋近律设计了对应的滑模控制器。仿真和实验结果表明,相对于传统PI控制策略,采用基于多幂次趋近律的滑模控制策略可使Buck变换器动态响应更快,鲁棒性更好。     

基于改进幂次趋近律的Buck变换器滑模控制方法研究

为进一步提高Buck变换器输出电压的快速性和稳定性,在幂次趋近律和变速趋近律基础上,提出一种基于改进幂次趋近律的滑模控制方法.该控制方法不仅提高系统动态性能,而且可以根据系统状态自适应调节滑模抖振,直至收敛于平衡点.当系统受到有界外部扰动时,滑模面及其导数能够收敛至平衡点附近的邻域内.将该滑模控制方法应用于Buck变换...     

电动汽车充电系统滑模控制方法研究

该文将电动汽车充电系统分为整流系统和降压系统。整流系统集充电、驱动与一体,根据磁场抵消原则,使电机在充电过程中保持静止。针对降压系统输出电压动态响应速度慢,稳态精度不高等缺点,提出一种基于改进幂次趋近律的滑模控制方法。改进幂次趋近律使系统在一定时间内到达滑模面。在受到有界外部扰动时,滑模面与其导数收敛到平衡点附近邻域内。定义降压系统输出电压误差和误差变化率作为状态变量,设计二阶滑模控制器,并给出控制器参数选择范围。搭建控制器仿真模块和实验平台,仿真和实验结果表明,整流系统直流侧电压稳态性能较好,基于改进幂次趋近律的降压系统能较好提高系统动态性能,增强稳态精度,减小抖振     

基于改进快速幂次趋近律的永磁同步电机滑模控制

针对永磁同步电机(PMSM)滑模控制指数趋近律中趋近速度与抖振之间的矛盾问题,基于快速幂次趋近律提出一种幂次项系数自适应调节的新型趋近律。所提趋近律将系统状态引入幂次项系数中,实现了系统状态由较远处到滑模面附近的趋近过程中加入幂次项的作用,在保证幂次项特点的前提下,动态响应过程的收敛速度大大提高。负载转矩是滑模速度控制器中的一个扰动项,设计了带有幂次项的滑模观测器,将观测值作为转矩前馈补偿。仿真结果表明,与快速幂次趋近律相比,所提趋近律具有更快的收敛速度,负载观测器能准确跟踪负载变化,提升了系统抗扰性能。     

基于幂次变速趋近律的逆变器环流滑模控制

为抑制逆变器间动态调整过程差异较大所引起的环流,提出一种新型幂次变加速趋近律的滑模控制策略来抑制环流.通过功率特性得出功率与输出电压幅值相角变化率的微分非线性关系,基于滑模面实现控制解耦,根据当前状态位置自动调整幂次项系数而改变趋近速度,使系统快速削弱输出电压幅值与相角波动,更快趋近稳态而达到显著环流抑制效果.仿真结果...     

一种改进滑模控制器的永磁同步电机MTPA控制研究

为改进PI控制器在永磁同步电机中的速度调节性能,提出新幂指数趋近律的滑模控制器的永磁电机MTPA矢量控制策略,在传统的指数趋近律中增加了新的幂次趋近律,提高系统的收敛能力,同时减小抖动.在永磁同步电机中引入补偿式最大转矩电流比的控制策略,根据电机中电流变换,得到控制过程中的转矩,利用获得的转矩作为补偿信号,提高q轴电流...     

基于新型趋近律的永磁同步电机模糊滑模控制

针对永磁同步电机运行过程中由于参数变化和外部扰动造成系统瞬态性能和稳定性变差等问题,提出一种基于改进的幂次指数趋近律的模糊自适应滑模控制器设计方法,将控制器用于永磁同步电机速度控制。引入积分滑模面和模糊自适应方法优化趋近律未知参数,并与传统指数趋近律滑模控制对比。仿真实验表明,该方法能有效降低抖振,提高系统静态性能、动态性能和鲁棒性。     

基于幂次混合趋近律的Buck变换器滑模控制方法研究

针对基于传统指数趋近律的Buck变换器滑模控制方法存在收敛速度慢、动态响应不平滑等缺点,提出一种基于幂次混合趋近律的滑模控制方法.引入幂次项,提高系统收敛速度;引入反双曲正弦函数项,减少超调量,随系统状态调节滑模抖振.系统平衡点附近的抖振由反双曲正弦函数参数决定,给出切换带详细计算方法.幂次混合趋近律具有二阶滑模特性,...     

基于幂-指趋近率的三相PWM整流器滑模控制方法研究

针对三相电压型PWM整流器滑模控制中电压外环抖振难以收敛的问题,提出一种基于幂-指趋近率的三相PWM整流器滑模控制方法,并且利用李雅普诺夫稳定性判据验证了此趋近率满足滑模面可达性条件。通过仿真试验和硬件试验,分析了所提幂-指趋近率滑模控制方法对三相PWM整流器动态响应特性、抗干扰能力、谐波含量等的影响,并与传统的指数趋近率滑模控制方法进行对比,结果表明所提幂-指趋近率滑模控制方法相较于传统指数趋近率滑模控制方法,有显著的抖振抑制效果。     

电动负载模拟器的滑模自适应控制器设计

针对减小电动负载模拟器多余力矩以及适应电机参数时变特性,设计了基于改进模糊趋近律的自适应滑模控制器。首先,根据系统输出与输出的偏差量设计了滑模面;其次,采用模糊策略,动态调整系统的趋近速度,当系统远离滑模面时,加快趋近速度,改善动态品质;当系统接近滑模面时,降低趋近速度,消除抖振,同时提出采用变隶属度函数的方法,改进了传统的模糊趋近律,提高系统在滑模面附近的控制灵敏度;最后,针对多余力矩和系统不确定部分,采用自适应的方法,逼近其上界,实现完全补偿。通过定义Lyapunov函数证明了该控制方法能够保证系统的全局稳定性。仿真实验表明,该控制方法有效地抑制了抖振和多余力矩,增强了系统的鲁棒性,提高了系统的自适应能力。     

基于模糊自适应滑模变结构的PWM整流器

为了提高三相电压型PWM整流器(VSR)的抗扰能力,通过分析三相VSR的数学模型,提出了基于同步旋转d-q坐标系的模糊自适应滑模变结构控制算法。该算法考虑到传统双闭环PI的缺陷性,将外环设置为模糊控制器和滑模变结构控制器相结合,利用模糊控制规则实时调整滑模趋近律,在提高系统鲁棒性的同时又能削弱滑模面上的抖振;内环将PI控制改为比例控制,简化系统结构。小波分析和MATLAB分析运行数据结果表明,基于模糊自适应滑模控制的三相VSR系统相对于传统双闭环PI系统具有更强的动态性能和跟踪能力。     

基于滑模变结构的Vienna整流器控制研究

三相三电平Vienna整流器由于具有功率密度高、开关电压应力小、网侧电流谐波小等优势,在数据中心供电系统等交直流混合供电电源中获得广泛应用。然而三相Vienna整流器并网电流性能对于控制器参数取值依赖性强,不合理的取值往往导致网侧电流畸变且系统抗干扰性差。为有效改善并网电流动静态性能,提出一种新型的基于双闭环滑模变结构的载波SVM控制策略,进一步采用了一种改进型幂次趋近律并给出了中点电位直流波动抑制策略。为验证所提滑模控制SMC（sliding mode control）方案的正确性,构建了完整的仿真与实验测试模型,给出了详细的理论分析与设计方案,仿真与实验结果表明所提控制策略可有效改善并网网侧电流动静态性能,同时保证了直流侧中点电位均衡。     

基于新型滑模算法的永磁同步电机转速控制研究

针对永磁同步电机调速系统中PI控制器无法满足高精度控制要求的问题,提出了一种基于新型趋近律的滑模变结构控制方法。该趋近律在指数趋近律和幂次趋近律的基础上,加入了系统状态变量,有效地抑制滑模控制器在滑动阶段的抖振;等速趋近项与滑模面切换函数关联,保证其在s=0附近有效地稳定趋近,削弱抖振;指数趋近项与系统状态变量x_1关联,提高趋近速度。采用李雅普诺夫函数对其进行稳定性分析。经过与PI速度控制器以及传统的滑模控制器进行仿真比较,分析了空载起动、突加负载和变速运动3种情况下的控制效果,结果表明:采用新型滑模控制器可实现快速稳定趋近,并具有稳定性高、抗负载扰动能力强的优点。     

DC-DC降压变换器幂次等速趋近律滑模控制

为实现对降压(Buck)变换器输出电压的快速响应及精确控制,削弱传统滑模电压控制SMVC(sliding-mode voltage control)的抖振现象,提出一种新型趋近律。通过引入系统状态变量和滑模面系数,重新设计趋近律中的趋近参数,并用幂次趋近的方法取代等速趋近律中的开关函数,利用新型趋近律设计滑模控制器。分析了新型趋近律参数对系统稳态精度和动态响应速度的影响。仿真结果表明,与等速趋近律、PI控制方法相比较,新型控制律输出电压波形比较稳定,动态响应更快,能有效地减少系统抖振以及超调现象。     

永磁同步电机调速系统的快速幂次趋近律控制

针对在采用PI控制器的永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统中,PI控制器无法满足高精度控制要求,且易出现积分饱和的问题,提出一种基于快速幂次趋近律的滑模变结构控制器。该趋近律是在幂次趋近律的基础上,加入指数项以及系统状态变量。其中,指数项具有较快的收敛速度,可以解决幂次趋近律在远离滑模面时趋近速度慢的问题,系统状态变量可抑制由于引入指数项带来的抖振。基于该改进趋近律设计永磁同步电动机滑模速度调节器,并采用李雅普诺夫函数对其进行稳定性分析。经过与PI速度控制器进行仿真实验比较,结果表明采用该控制器的系统可实现速度无超调跟踪,并具有稳定性高、抗负载扰动强的优点。     

基于模糊积分滑模永磁同步电机的研究

为了提高永磁同步电机(PMSM)的抗干扰能力,通过分析永磁同步电机的数学模型,将模糊自适应积分滑模控制器代替传统PI控制器应用到转速外环的控制中。利用滑模面对外部干扰及内部参数扰动的不敏感性来提高矿用永磁同步电机的鲁棒性。并且引入边界层的控制方法,来削弱积分项带来的饱和效应。同时引入模糊控制器来削弱滑模控制本身带来的抖震效应,以提高系统在滑模面上的运动品质。在趋近律的选择上,采用指数趋近律来提高系统性能。最后通过仿真和小波分析可以证明基于模糊自适应积分滑模控制的永磁同步电机控制系统比传统双闭环PI控制具有更强的抗干扰能力和跟踪能力。