开关磁阻电机非奇异快速终端滑模位置控制

针对开关磁阻电机精确位置控制问题,提出了新的直接瞬时转矩控制下的基于状态变量的非奇异快速终端滑模控制算法实现开关磁阻电机精密位置控制.通过对非奇异终端滑模分析,提出了非奇异快速终端滑模算法.这种算法同时具有线性滑模和非奇异快速终端滑模的优点,并且减小了两种算法过渡时的影响,具有收敛速度快的优点.提出了基于转矩闭环的控制策略,实现精密位置伺服的原理.最后的算法充分说明了其具有快速收敛的优点.     

感应电机直接转矩控制系统的新型滑模定子磁链观测器

为提高定子磁链的估计精度,改善直接转矩控制驱动系统的性能,提出了一种新型定子磁链滑模观测器。采用Lyapunov稳定性理论证明了观测器是稳定的。该观测器的实现无需电压信息,对电机参数变化具有强鲁棒性,即使在电机低速运行区依然能够提供精确的磁链估计值。仿真结果验证了基于该观测器的感应电机直接转矩控制系统具有优良性能。     

感应电机磁链与转矩无差拍控制

为了降低感应电机模型预测转矩控制(MPTC)系统的转矩脉动、进一步减小磁链脉动,提出一种磁链和转矩无差拍控制策略。仿真结果表明：磁链和转矩无差拍控制下,感应电机系统运行良好。与MPTC相比,所提策略的转矩脉动均方根差（RMSE）降低87.84%,磁链脉动RMSE降低97.83%,电流总谐波失真（THD）降低94.21%。与转矩无差拍模型预测控制相比,所提策略的转矩脉动略有增大,但磁链脉动RMSE降低96.77%,电流THD降低90.03%。实时性试验结果表明：磁链和转矩无差拍控制计算简单,实时性好,计算耗时为MPTC的4.79%、转矩无差拍模型预测控制的5.29%。     

永磁直线同步电机自适应非奇异快速终端滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统的位置跟踪精度易受参数变化、外部扰动等不确定性因素影响,该文提出了自适应非奇异快速终端滑模控制(ANFTSMC)方法。首先,建立含有不确定性的PMLSM动态模型。然后,采用非奇异快速终端滑模控制(NFTSMC)方法来抑制这些不确定因素的影响,避免了奇异性,进而保证了系统跟踪误差在有限时间内快速收敛,且削弱了抖振;同时,利用自适应控制估计系统中不确定性参数的上界,提高了系统的鲁棒性能。最后,通过实验验证了所提出控制方案的有效性,与SMC、NFTSMC相比,该方法在保证快速收敛性和跟踪精度的情况下,明显削弱了抖振现象,具有较强的鲁棒性能。     

一种新型的感应电机模糊滑模转矩控制器

提出了一种新的感应电机模糊滑模转矩控制方法.该方法采用联合滑模观测和滑模控制的思想进行鲁棒方案的设计,变结构滑模控制提高了感应电机驱动器的鲁棒性,而模糊逻辑降低了转矩、定子电流、转子磁链的纹波波动,提高了驱动系统的稳态性能.计算机仿真结果表明,该控制方案拥有非常良好的动态特性、高精度的转矩跟踪能力、较强的鲁棒性和很好的抗外部负载扰动的能力.     

基于二阶滑模算法的永磁电机直接转矩控制

针对传统直接转矩控制(DTC)方法低速控制精度差、转矩脉动大、开关频率不稳定等问题,提出了一种基于二阶滑模控制的永磁电机DTC方法。该控制方法基于二阶滑模控制原理,将传统磁链控制器与转矩控制器以滑模控制器替代,对空间电压进行矢量调制,提高了开关频率的稳定性,获得了良好的动态稳定性,改善了电机输出性能。仿真与试验结果表明,该控制方法能够有效减小电流脉动与转矩脉动,同时提高了控制系统的抗干扰能力,实现了电机的快速动态响应,具有较强的鲁棒性能。     

基于滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制

提出了一种定子磁链滑模观测器,该观测器以定子电流和磁链作为状态变量,利用电流观测误差时定子磁链观测值进行校正,采用李雅普诺夫理论证明了观测器是渐近收敛的.设计了基于定子磁链滑模观测器的感应电机无速度传感器的直接转矩控制系统,将磁链估计值用于对转速进行实时估计.实验结果表明,采用滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制系统,具有转矩动态响应快,转速控制精度高和调速范围宽的特点.     

感应电机直接转矩控制系统的转矩脉动极小化方法

针对感应电机直接转矩控制系统在稳态运行时转矩脉动大的问题,提出了一种转矩脉动抑制方法。基于离散化的感应电机模型,分析了直接转矩控制系统的转矩脉动机理。以转矩误差均方根极小为目标,将采样周期分为非零电压矢量作用时间段和零电压矢量作用时间段,推导了最优电压矢量切换时间的计算公式。仿真和实验结果表明所提方法可有效减小直接转矩控制系统的转矩脉动。     

永磁同步电动机混合非奇异终端滑模变结构控制

为了进一步提高滑模控制系统的控制性能,提出了混合非奇异终端滑模控制（hybrid nonsingular terminal sliding mode,HNTSM）策略,该控制策略结合线性滑模与非奇异终端滑模（nonsingular terminal sliding mode,NTSM）的优点,提高了系统状态的收敛速度,实现了状态变量的全局快速收敛,并设计控制函数,解决了终端滑模的奇异性问题。应用该方法设计永磁同步电动机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）混合非奇异终端滑模速度控制器,并与PI调节器进行了仿真与实验对比。仿真和实验结果表明,该速度控制器能够有效地提高系统的静态、动态特性与鲁棒性。     

BUCK变换器非奇异终端滑模控制研究

针对BUCK变换器平均电流控制补偿器设计复杂、动态响应速度较慢和传统滑模变结构控制存在开关频率不固定的问题,本文采用一种恒定频率的非奇异终端滑模控制策略。根据变换器的开关状态,建立系统的状态空间方程,设计切换面函数,并推导非奇异终端滑模控制律,最后进行了仿真分析,仿真结果表明,和平均电流控制相比,在系统输入电压和输出电流阶跃变化时,非奇异终端滑模控制BUCK变换器输出电压的超调量减小50%以上,动态响应时间大幅度缩短。     

永磁同步电动机的无抖振滑模控制系统设计

针对永磁同步电动机位置伺服系统,基于同步旋转坐标系下永磁同步电动机精确的数学模型,利用矢量控制技术,设计了位置/电流双闭环解耦控制结构,以实现转矩线性化控制,简化控制器设计.结合高阶滑模和非奇异终端滑模的控制思想,利用鲁棒微分估计器技术,分别提出了位置环和电流环的高阶非奇异终端滑模控制方案,在保证控制系统全局非奇异和稳定性情况下,可消除控制信号的高频抖振,提高系统的动态响应速度和控制精度,实现系统强无抖振的滑模控制.提出一种自适应负载转矩估计方法,解决了未知负载扰动系统的鲁棒控制问题.仿真结果证明所提控制方法的有效性和可行性.     

对非合作目标逼近的非奇异终端滑模控制

针对失控慢速翻滚非合作目标终端逼近过程的六自由度控制问题进行研究。首先,建立适用于任意偏心率的相对轨道和姿态动力学模型。其次,将系统的外部扰动、模型不确定性及系统非线性项统一表示为"总扰动项",并基于扩张状态观测器的相关理论,设计用以获得"总扰动项"估计值的扩张状态观测器。在此基础上,利用非奇异终端滑模控制理论,设计仅需相对位置和姿态测量信息的非奇异终端滑模输出反馈控制器。基于Lyapunov理论证明了系统稳定性。所设计控制器具有模型独立的特点,克服了航天器动力学参数的不确定性,并且可在有限时间内跟踪期望轨迹。最后,通过数值仿真验证了控制器的正确性和有效性。     

基于SVPWM五相感应电机直接转矩控制研究

针对感应电机直接转矩控制(DTC)采用开关表的滞环方法时,存在电流和转矩脉动等问题,提出在DTC中应用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的方法。根据五相感应电机模型和DTC基本原理,推导出参考电压矢量。分析了五相逆变器的空间电压矢量,并从中选取出22个有效电压矢量,根据最近四矢量SVPWM算法,计算出第k扇区中工作电压矢量的作用时间。建立了基于双DSP控制的实验系统,实验结果表明,该方法减小了电流和转矩脉动,具有良好的稳态和动态性能。     

Adaptive nonsingular terminal sliding mode control of MEMS gyroscope based on backstepping design

An adaptive nonsingular terminal sliding mode (NTSM) tracking control scheme based on backstepping design is presented for micro‐electro‐mechanical systems (MEMS) vibratory gyroscopes in this paper. The NTSM controller is designed based on backstepping strategy to eliminate the singularity, while ensuring the control system to reach the sliding surface and converge to equilibrium point in a finite period of time from any initial state. In addition, the proposed approach develops an online identifier scheme, which can real‐time estimate the angular velocity and the damping and stiffness coefficients. All adaptive laws in the control system are derived in the same Lyapunov framework, which can guarantee the globally asymptotical stability of the closed‐loop system. Numerical simulations for a MEMS gyroscope are investigated to demonstrate the validity of the proposed control approaches. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

提高APF谐波补偿能力的全局快速Terminal滑模控制

谐波补偿环节的谐波电流跟踪控制是衡量有源电力滤波器(APF)性能优劣的关键因素之一。针对常规滑模控制中,无论如何调整线性滑模面参数都无法使得跟踪误差在有限时间内收敛到零的问题,提出了电流环基于全局快速Terminal滑模的谐波电流跟踪控制策略。该方法在线性滑模面的基础上引入非线性函数,弥补了常规滑模控制只能实现状态渐进收敛的缺点,在提高滑模控制瞬态性能的同时,消除了切换项,从本质上削弱了抖振。在不改变谐波检测环节的条件下,对APF进行稳态和暂态性能测试,将文中提出的全局快速Terminal滑模控制与常规指数趋近律的滑模控制对比,验证了文中控制策略的正确性和有效性。     

Development of torque and flux ripple minimization algorithm for direct torque control of induction motor drive

Direct torque control (DTC) is known to produce quick and robust response in AC drives. However, during steady state, notable torque and flux ripple occur. They are reflected in speed estimation, speed response and also in increased noise. This paper proposes a new control algorithm, which provides decoupled control of the torque, and flux with constant inverter switching frequency and a minimum torque and flux ripple. Compared to the other DTC methods, this algorithm is much simpler and has less mathematical operations, and can be implemented on most existing digital drive controllers. Algorithm is based on imposing the flux vector spatial orientation and rotation speed, which defines the unique solution for reference stator voltage. This paper contributes (a) Calculation of stator flux vector, torque and flux increments (b) The position of new stator flux vector determination (c) Calculation of the stator reference voltage (d) comparison of errors of different control strategies. In this paper, computer simulations and experimental results have been discussed for the proposed algorithm.     

复合A/C轴永磁环形力矩电机二阶滑模控制

针对高精确度五轴联动数控机床中主轴头复合A/C轴直接驱动永磁环形力矩电机伺服系统易受负载扰动和参数变化影响的特点,设计了二阶滑模速度控制器。二阶滑模控制算法具有一阶滑模控制算法的鲁棒性和动态性能,并能消除一阶滑模控制存在的抖振现象。采用二阶滑模超螺旋算法对系统进行控制,以增强伺服系统的鲁棒性并消除抖振。仿真结果表明,所提出的策略使伺服系统具有很强的速度跟踪性能,并且对负载扰动和参数变化等不确定性具有很强的鲁棒性,同时消除了抖振现象。     

感应电机空间矢量直接转矩控制系统的效率优化

提出了一种感应电机空间矢量直接转矩控制系统的效率最优控制方法.在定子磁链定向坐标系中,建立了计及铁芯损耗的感应电机数学模型.分析了电机损耗与转矩、转速和定子磁链的关系,推导出了不同运行工况条件下效率最优的定子磁链幅值表达式,实现了感应电机直接转矩变频调速系统的效率最优控制.实验结果表明,所提优化控制策略,在保持直接转矩控制快速动态响应特性的同时,可有效提高电机轻载时的运行效率.