基于扩张状态观测器的PMSM积分时变滑模控制

为了实现永磁同步电机(PMSM)驱动系统的高精度跟踪控制,提出了新型积分时变滑模控制策略,该策略考虑到系统的非线性和耦合特性对动、静态性能的影响,首先采用反馈线性化原理将系统模型线性化,然后为了加快动态响应过程,采用单回路结构取代串级结构设计积分时变滑模控制器。针对负载扰动的问题,设计了一种以负载转矩为观测对象的扩张状态观测器,并将观测值反馈到控制器中以克服扰动对性能的影响。最后在永磁同步电机实验平台上开展了对比实验研究,通过实验结果可以看出,积分时变滑模控制器使系统具有无超调、快速性的优点,提高了系统的动态和稳态性能,扩张状态观测器能够快速跟踪负载的变化,增强了控制器对负载扰动的鲁棒性。     

同步旋转坐标系下的BLDCM滑模观测器算法设计

为了实现无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)矢量控制系统中电机转子位置的准确估计,提出了一种基于同步旋转坐标系的滑模观测器算法。该方法直接在同步旋转坐标系中设计滑模观测器,以获取电机反电动势信息,再通过锁相环技术从估计的反电动势中提取电机转子的速度和位置角度信息。针对滑模观测器的高频抖振问题,采用饱和函数代替滑模观测器的符号函数。最后,通过仿真将所提算法与传统滑模观测器算法对比,并对所提算法进行实验验证。仿真与实验结果表明该算法能够准确跟踪转子的速度和位置,验证了所提算法的正确性与可行性。     

基于IMC-ESO的电机调速系统抑制干扰方法研究

为了提高永磁同步电机调速系统抑制干扰的能力,提出了一种基于内模控制和扩张状态观测器复合控制的永磁同步电机调速系统抑制干扰控制策略.对永磁同步电机进行数学建模,设计基于IMC和ESO的复合控制系统对电机的周期性干扰和非周期慢变干扰进行抑制,并搭建Simulink仿真模型.仿真计算结果得到:当电机启动和突加干扰阶段,在该复合控制器作用下电机能够在6 ms内迅速恢复稳定,且稳定运行时转速不产生波动.此外,系统在周期性干扰和非周期慢变干扰中,经过该复合控制器作用,其干扰分别在0.1 s和0.15 s内实现收敛.结果表明:该复合控制器能够有效抑制永磁同步电机调速系统的周期性干扰和非周期慢变干扰,进而使系统具有较优异的启动特性、抗干扰特性与稳态特性.     

高精度电阻加热炉控制系统设计

传统电阻加热炉采用住式控制，控温精度较差。本文对一种高精度电阻加热熔铝炉的控制系统作了介绍，系统采用可编程控制器（PLC）取代温控表，采用具有智能积分环节的模糊控制算法控制温度。实践表明，当设定温度740℃时，系统从铝熔化后（约660℃）到进入稳定约需240s，稳定后实测温度误差约±2℃，该系统操作安全方便，温度显示直观准确，性能稳定可靠。     

超精密加工伺服系统滑模控制技术研究

为实现超精密加工伺服系统高精度跟踪控制，建立了交流水磁同步电机伺服系统模型，研究了带扰动观测器补偿的滑模变结构控制方法，仿真结果表明，该控制策略有效地抑制了负载扰动引起的抖振，对参数波动也有较强的适应能力，可以有效地提高系统的跟踪特性。     

摆动式TIG焊焊缝跟踪技术

介绍以弧压为传感信号的摆动式TIG焊焊缝跟踪技术。硬件设计方面，采用两级滤波的方法，前级主要用来保护控制电路，后级主要用来滤除杂波。软件处理方面，针对搭接TIG焊的特点，采用摆动焊接方法，利用积分比较法，实现了焊缝的自动跟踪；提出加权处理的方法，对积分比较法进行修正，进一步保证了跟踪的实现，提高了跟踪精度。试验证明，该技术控制可靠，焊缝跟踪效果好。     

基于质心偏移的移动机器人轨迹跟踪控制

针对非完整约束下质心偏移的移动机器人,提出了一种改进滑模变结构的轨迹跟踪控制方法,并通过此方法得到一种具有全局渐近稳定性的跟踪控制器。以三轮移动机器人的运动模型为基础,该跟踪控制器的设计分为两部分:第一部分是采用X方向和前向角方向同时具有虚拟反馈变量,通过Lyapunov方法对控制系统进行稳定性分析,设计出切换函数;第二部分是滑模控制器设计,采用指数趋近律,使用S型指数函数代替符号函数,减少了滑模变结构控制的抖动,由此设计出了线速度和角速度的控制律,用来渐近整定移动机器人跟踪误差,实现了对参考轨迹的全局渐近跟踪。实验结果表明:该控制律能够在极短时间内趋于稳定,其跟踪平面坐标误差和前向角误差也能在极短时间内收敛于0,并且移动机器人也能够有效地跟踪期望轨迹,其控制效果具有明显的改善,且具有很好的抗干扰性能。     

南水北调中线石渠段渠坡衬砌滑模施工工艺

为更好地完成南水北调中线元氏1标石渠段的渠坡衬砌,采用了滑膜施工工艺进行施工,加强和改善了石渠段边坡的整体稳定性和强度,进而保证了石渠段衬砌混凝土的质量,也为类似工程提供了借鉴。     

球对称n维反应扩散方程的边界观测与输出反馈控制

许多实际系统可用n 维超球坐标系来描述, 并且系统有球对称的性质, 因而可通过研究半径方向的状态变化, 得到系统的全局动态过程. 通过将高维的对称系统转化为等价的径向一维方程, 本文采用边界Backstepping 方法设计了球对称反应扩散方程的输出反馈控制器. 使用容易测量的边界状态值, 设计了状态观测器来估计系统在空间域的所有状态, 从而实现输出反馈控制. 本文扩展了连续Backstepping 方法,提出了n维球坐标的Volterra 积分映射, 从而求出了显式表达的控制器和状态观测器. 论文用Lyapunov 函数法证明了输出反馈系统在H1范数下指数稳定, 表明状态对初值的连续依赖, 确保控制系统具有较好的性质, 不会在空间某点发散. 最后进行了数值仿真, 仿真结果表明系统在输出反馈控制律的作用下收敛到稳态值.     

基于二重积分滑动面的Buck变换器滑模研究

利用状态空间平均方法建立了Buck变换器的数学模型,该模型考虑了电容和电感的串联等效电阻,仿真结果与电路模型的仿真结果基本一致,其准确性较高;基于该数学模型,分别设计了PID控制和PWM滑模控制,滑模控制基于二重积分滑动面,并利用了电流信息。仿真结果表明,在负载突变情况下,基于二重积分滑动面的PWM滑模电流控制具有更好的动态响应特性和稳态误差调节特性。