交流电机无传感器控制的新进展

无(位置、速度)传感器控制是当前国内外交流电机传动的热点,在20世纪末已经形成了以交流电机的Park方程为基础的基于电机基波模型的无传感器控制和以高频信号注入法为基础的基于电机谐波模型的无传感器控制两大体系.在介绍无传感器控制的基本策略的基础上,以近两年发表在国际重要学术刊物和学术会议的相关学术论文以及其引文为主要调研对象,按照基于基波模型和谐波模型的两大方向,介绍了近年来国际上无传感器控制策略的新进展,并进行了分析比较,进而揭示了无传感器控制发展的新特点和新趋势.     

永磁同步伺服系统摩擦力和扰动补偿方法研究

伺服系统在低速运动时其控制精度极易受到摩擦力等扰动影响。通过对滚珠丝杠平台中摩擦力和扰动的分析,提出了一种基于LuGre摩擦力模型和降阶扩张状态观测器(RESO)的扰动补偿方法。首先利用曲线拟合和遗传算法辨识出系统LuGre摩擦力模型的参数,利用辨识出参数的摩擦力模型实现对系统中摩擦力的补偿;其次通过RESO实现对摩擦力的过补偿和欠补偿以及系统中其他集总扰动的观测补偿。试验结果表明该方法不仅可以提高摩擦力补偿的效果,同时还能对系统扰动进行抑制,有效提高了系统的跟踪精度。     

基于柔性铰链微动平台的自抗扰控制方法

微动平台一般以柔性铰链为导向机构,由于系统固有频率低,会严重限制传统PID算法的控制带宽,影响定位精度。因此,设计自抗扰控制算法（ADRC）将系统未建模动态与外部未知扰动共同视作“总扰动”,通过扩张状态观测器（ESO）进行估计和补偿,提高系统的控制带宽。为了充分利用已知的模型信息,设计基于模型的ADRC算法,将柔性铰链标称模型输入到ESO中,进一步提升系统的控制性能。最后,通过10 μm行程的点位运动实验进行验证。结果表明：因为控制带宽无法过大而导致PID难以响应,ADRC提高了控制系统带宽,实现了精密定位;模型ADRC进一步提升了响应速度与定位精度。相比ADRC,模型ADRC整定时间缩短了68.1%,最大跟踪误差降低了53.8%,定位精度提升了60.7%。     

基于类龙伯格与时滞扰动观测器综合的摩擦补偿

针对摩擦扰动的非线性特性及传统摩擦补偿方法的不足,利用LuGre动态摩擦模型对摩擦现象描述的准确性,分析了类龙伯格状态观测器及时滞扰动观测器的设计过程,提出了综合类龙伯格状态观测器与时滞扰动观测器的摩擦补偿方案.从实验结果看,利用类龙伯格状态观测器观测摩擦状态,并通过LuCre模型估计摩擦扰动起到了较好的摩擦扰动抑制作用,解决了时滞扰动观测器用于摩擦补偿的扰动慢时变限制的问题.同时,TDE扰动观测器不仅消除了摩擦扰动补偿残差,而且起到了抑制了外界扰动的作用.     

Observer-Based Adaptive Fuzzy Tracking Control Using Integral Barrier Lyapunov Functionals for A Nonlinear System With Full State Constraints

A new fuzzy adaptive control method is proposed for a class of strict feedback nonlinear systems with immeasurable states and full constraints.The fuzzy logic system is used to design the approximator,which deals with uncertain and continuous functions in the process of backstepping design.The use of an integral barrier Lyapunov function not only ensures that all states are within the bounds of the constraint,but also mixes the states and errors to directly constrain the state,reducing the conservativeness of the constraint satisfaction condition.Considering that the states in most nonlinear systems are immeasurable,a fuzzy adaptive states observer is constructed to estimate the unknown states.Combined with adaptive backstepping technique,an adaptive fuzzy output feedback control method is proposed.The proposed control method ensures that all signals in the closed-loop system are bounded,and that the tracking error converges to a bounded tight set without violating the full state constraint.The simulation results prove the effectiveness of the proposed control scheme.     

基于预测观测器的时滞系统故障诊断

提出一种新的可有效检测和估计时滞系统故障的预测观测器.借助预测控制思想,在选取的优化时域内构建预测观测器,通过调节预测观测器中的可调参数来跟踪系统实际输出.与以往基于H∞滤波器的故障诊断不同,预测观测器将其转化为控制问题来解决,不但能检测出故障的发生,而且还可估计出故障函数,对不同类型的故障也有很好的适应性.对各类故障的仿真结果表明了该方法的可行性和有效性.     

永磁同步电机伺服系统的自适应模糊滑模控制

针对永磁同步电机伺服系统的跟踪控制问题,提出了一种基于扰动观测器的自适应模糊滑模控制方法.通过扰动观测器估计等效扰动,改善了系统的动态性能和稳态性能,并且只需要等效扰动的变化有界,而不是为零,放宽了要求;根据模糊控制原理引入3条模糊规则,在保证滑模条件的前提下有效地削弱了抖振;采用自适应策略估计模糊系统参数的最优值,简化了控制器的设计.实验结果表明,与常规自适应模糊滑模控制相比,本文提出的控制方法不仅能够有效地减小跟踪误差,而且能够改善参数估计过程,保证了参数估计的有界性.     

基于无记忆降阶观测器的网络化控制系统故障检测方法

网络化控制系统(Networked Control System,简称NCS)研究的是如何通过网络实现闭 环控制,是涉及控制科学和计算机网络等多个学科知识的跨学科研究领域.本文将网络化控制系 统视为带有时延的采样控制系统,构造了一个无记忆的降阶状态观测器,通过比较观测器输出和 系统实际输出来产生残差,从而对网络化系统的控制故障进行了检测.仿真结果表明此方法是可 行的.     

一类非仿射系统全局镇定控制器的设计

讨论一类多输入多输出非仿射系统的全局可镇定性,其中该系统的自治系统Lyapunov 稳定.利用LaSalle不变原理,得到系统全局可镇定的充分条件;基于分离原理和降阶观 测器,给出了一类降阶动态输出反馈镇定控制器的设计.     

双星编队构形保持抗干扰容错控制

为解决系统模型误差、外部干扰以及执行器故障引起的双星编队轨道控制精度低、稳定性差问题,设计一种基于观测器的抗干扰容错线性二次型调节器(LQR)控制策略.首先,根据编队双星相对运动动力学模型,设计基于双比例积分自适应律的增广观测器,同时实现对系统状态、间歇故障与快速时变故障、可建模干扰的快速精确估计,并采用H∞优化技术抑...