基于复合控制的永磁同步电机伺服系统设计

由于传统的三环控制方法已不能满足伺服系统快速响应和高精度的要求,提出一种微分前馈和位置环带微分项的负反馈相结合的复合控制策略。针对负载扰动问题,设计带状态反馈误差微分项的负载转矩观测器。实验与仿真表明：该控制策略的跟踪精度更高,响应速度更快,抗负载能力更强。     

基于FPGA的永磁同步电机伺服控制系统设计

为了研究与实现高性能的永磁同步电机(PMSM)伺服控制系统,设计了基于FPGA的伺服控制方案.在PMSM的数学模型基础上,根据矢量控制理论,采用现代EDA设计方法和模块化设计思想,在单片FPGA上实现了电机矢量控制系统的坐标变换、空间矢量脉宽调制(SVPWM)、三闭环控制调节器、电机反馈接口以及上位机通信模块.系统同时兼容增量式编码器和多摩川绝对式编码器,电流环频率达25 kHz,位置环和速度环频率达12.5 kHz,具有高可靠性、可拓展、响应快的优点.实验验证了系统的可行性,并且具有较好的位置精度和动态性能.     

液压位置伺服系统的模糊滑模控制器设计

针对液压位置伺服系统存在比较大的不确定性及干扰，提出了一种新的模糊滑模控制方法。用模糊控制器逼近滑模控制中的等效控制，通过不连续控制以保证闭环控制系统的稳定性，用饱和函数平滑不连续控制以抑制抖振。仿真和实验结果表明，该方法不仅能实现快速、准确跟踪，有效抑制抖振，并且对参数变化及外力扰动具有很强的鲁棒性。     

基于卡尔曼滤波器的交流伺服系统自适应滑模控制

为了减小负载转矩扰动和系统参数摄动对永磁同步电机控制系统的影响,提出了一种基于卡尔曼滤波器的自适应滑模速度控制器。该控制器由自适应律估计参数摄动项,用卡尔曼滤波器估计外部扰动项。设计了含积分作用的滑模面,以保证电机转速的无静差跟踪;采用了指数趋近律,以提高趋近速度并削弱抖振。卡尔曼滤波器估计得到的系统外部扰动前馈补偿至控制器的输出,用于有效降低滑模控制器的不连续切换项造成的系统抖振。实验结果显示:跟踪设定的600r/min转速时,控制器稳态转速精度达到±1r/min。电机在以600r/min稳速运行时,设计的控制器在1.6N·m的外部转矩扰动下的最大转速波动比传统PI控制器的转速波动减小了2%。仿真分析和实验数据表明基于卡尔曼滤波器的自适应滑模控制器对交流伺服控制系统具有较强的抗扰动性、鲁棒性以及良好的稳态性能。     

水下大负载高精度液压绞车滑模控制研究

该文针对一种新型的液压伺服精确定位的张力腿水下试验平台,分析了其液压绞车的工作原理,建立了液压位置伺服系统模型,对滑模变结构控制器进行仿真研究。仿真结果表明,滑模控制相对于PID控制不仅能实现快速准确的跟踪,抖动小,并且对外负载干扰力矩具有很强的鲁棒性。     

基于SVPWM控制的永磁同步电机伺服系统设计与仿真

分析建立了永磁同步电机的数学模型.根据电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)的原理,研究了一种以I*d=0为控制策略的永磁同步电机矢量控制方法.搭建了基于Matlab的永磁同步电机矢量控制系统仿真模型,并进行了仿真测试.仿真结果表明,SVPWM控制的永磁同步电机具有较好的控制特性,验证了模型的正确性.     

PMSM的新型趋近律滑模调速控制器设计

针对永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统由于时滞现象导致的d-q轴电流脉动大、速度响应慢等问题,设计一种积分型滑模(SMC)速度控制器。其中,基于幂次趋近律提出一种新型趋近律,并通过Lyapunov函数验证其稳定性。然后,在电机实验中,提出从微观的角度进行d-q电流与电机速度的相图绘制,进一步验证控制器的有效性。数值仿真和实验表明,与传统SMC控制器相比,该控制方法能够减小电流脉动,提高系统的调速稳定性和响应速度。     

基于神经网络的交流伺服控制系统设计

针对PID控制交流伺服系统无法同时获得稳定性和快速性,提出了一种基于神经网络的交流伺服控制系统设计方法.在交流伺服控制系统中,采用改进的BP神经网络作为系统控制器,利用其极强的非线性动态跟踪能力和自适应学习能力,及对控制对象的数学模型无依赖性,实现控制对象快速、准确定位.系统仿真表明,BP网络控制器具有快速跟踪性和较好的控制精度等优点.     

交流伺服系统的动态模糊滑模控制策略研究

为提高永磁同步电机(PMSM)交流伺服系统的动静态性能,提出了一种动态模糊滑模控制方法.采用"距离"减少了模糊输入维数和模糊规则,减少控制器的计算量从而加快了响应速度;并利用自适应算法改善了系统性能.仿真试验表明,该方法能明显削弱抖振,提高稳态精度,并具有动态响应速度快的特点以及较强的鲁棒性.     

基于负载观测器的PMSM分数阶滑模位置控制

针对永磁同步电机位置控制系统,设计分数阶滑模变结构控制器,以代替传统PID三闭环串级控制结构的转速环和位置环控制器。针对电机运行时负载转矩会受到外界干扰的问题,设计负载转矩观测器。仿真结果表明分数阶滑模控制器有良好的动态和稳态性能以及良好的鲁棒性。     

Modeling of an air motor servo system and robust sliding mode controller design

Pneumatic systems offer a number of advantages: typically they are fast, simple to maintain and inexpensive. However, the high compressibility of air makes control of the actuator very difficult. The purpose of this paper is to analyze the behaviors of a ball screw table powered by a vane-type air motor and then to design a robust sliding mode controller for position control. Due to the compressibility of the air and friction in the mechanism, the overall system is nonlinear. A robust sliding mode control is developed to overcome the effects of the uncertainty. Experimental results are given to validate the proposed position control strategy.     

基于滤波的转台伺服系统离散滑模控制

飞行仿真转台是航空、航天领域中进行半实物仿真和测试的关键设备,是一个高精度的复杂系统,分析了飞行仿真转台伺服系统的数学模型,给出了系统控制结构图.滑模控制是一种非线性控制方法,对参数变化和扰动具有完全的自适应性,将离散滑模控制引入到转台伺服系统的控制中,给出了离散滑模控制器的实现过程,通过引入卡尔曼滤波器改善了系统的控制品质,软件仿真结果表明所设计的离散滑模控制器能达到较好的控制品质,有效的减小了系统抖振,提升了系统的抗干扰能力.     

基于Terminal的船舶动力定位系统控制器设计

滑模变结构控制是一种特殊的非线性控制,它具有快速响应、实现简单、对扰动不灵敏、无需在线辨识等优点。船舶动力定位系统属于不确定、非线性的系统,本文对一船舶动力定位系统的数学模型进行了Terminal滑模控制器设计、通过Matlab中的Simulink进行仿真,仿真的结果验证了滑模变结构控制对船舶动力定位系统控制的有效性。     

基于terminal滑模控制的小卫星机动方法

采用terminal滑模控制方法研究了以单框架控制力矩陀螺(SGCMG)为执行机构的小卫星的姿态机动控制。首先,基于修正罗德里格斯(MRP)参数建立了小卫星数学模型,以terminal滑模控制方法进行控制力矩规划。然后,采用SGCMGs作为小卫星执行机构,以非对角奇异鲁棒操纵律跟踪terminal滑模控制产生的期望力矩;通过仿真分析归纳出terminal滑模控制设计参数的变化规律和选取原则。最后,利用小卫星三轴气浮转台实验验证termianl滑模控制方法的实用性。实验显示:根据参数选取原则设定的参数进行小卫星机动稳定实验得到的姿态角和姿态角速度控制精度和稳态误差分别小于0.1°和0.01(°)/s,满足三轴气浮转台最佳控制精度。结果表明terminal滑模控制方法在小卫星机动稳定任务中具有很高的控制精度和稳定度,能够为小卫星成像任务稳定执行提供良好的基础。     

飞行模拟转台伺服系统滑模控制仿真

分析了飞行仿真转台伺服系统的数学模型和摩擦模型,给出了切换函数和滑模控制器的实现过程,软件仿真结果表明所设计的滑模控制器能达到较好的控制品质,有效的进行系统低速摩擦补偿.     

高精度伺服转台超低速控制

高精度伺服转台通常要求能够在极低的速度下实现位置的实时跟踪,所以,对转台的速度控制系统提出了很高的要求.介绍了一种用于高精度伺服转台的速度控制系统.在结合电机的物理参数及其数学模型进行详细分析后,在使用PID控制器的基础上进一步提出了按照最佳二阶模型进行开环设计的速度控制方案.给出了理论设计值和实际测得的模拟速度环幅频和相频曲线.并由此得到系统的谐振频率约为118 Hz,闭环带宽约为230 Hz,伺服转台最低速度可以达到1.06"/s,即14 d/r.由于系统的速度控制指标为1 d/r,因此该模拟速度环达到并且优于预定的指标.     

RTDS implementation of an improved sliding mode based inverter controller for PV system

This paper proposes a novel approach for testing dynamics and control aspects of a large scale photovoltaic (PV) system in real time along with resolving design hindrances of controller parameters using Real Time Digital Simulator (RTDS). In general, the harmonic profile of a fast controller has wide distribution due to the large bandwidth of the controller. The major contribution of this paper is that the proposed control strategy gives an improved voltage harmonic profile and distribute it more around the switching frequency along with fast transient response; filter design, thus, becomes easier. The implementation of a control strategy with high bandwidth in small time steps of Real Time Digital Simulator (RTDS) is not straight forward. This paper shows a good methodology for the practitioners to implement such control scheme in RTDS. As a part of the industrial process, the controller parameters are optimized using particle swarm optimization (PSO) technique to improve the low voltage ride through (LVRT) performance under network disturbance. The response surface methodology (RSM) is well adapted to build analytical models for recovery time (R_t), maximum percentage overshoot (MPOS), settling time (T_s), and steady state error (E_ss) of the voltage profile immediate after inverter under disturbance. A systematic approach of controller parameter optimization is detailed. The transient performance of the PSO based optimization method applied to the proposed sliding mode controlled PV inverter is compared with the results from genetic algorithm (GA) based optimization technique. The reported real time implementation challenges and controller optimization procedure are applicable to other control applications in the field of renewable and distributed generation systems.     

一种基于神经元离散滑模变结构的位置控制方法

本文针对数控机床位置伺服系统参数不确定及存在外界干扰的特点,以趋近率设计方法为基础,结合神经元的自学习能力.设计了基于神经元离散滑模变结构的位置伺服控制算法,并用波波夫超稳定性理论证明了神经元自学习离散滑模变结构控制系统的稳定性.实验结果表明,采用这种控制方法极大地削弱了常规滑模变结构控制中的抖振现象,使得系统不但具有良好的动、静态性能,而且具有较强的鲁棒性,满足了数控机床快速、准确的位置伺服控制要求.