基于扰动观测器的分数阶终端滑模电液变桨控制方法

为改善风电机组电液变桨系统的控制性能,文章提出了基于扰动观测器的分数阶终端滑模控制方法。建立风电机组电液变桨系统数学模型,利用滑模状态扰动观测器(SMSPO)对变桨系统参数的不确定性和未知扰动进行实时补偿。采用分数阶微积分理论设计终端滑模控制器的滑模面,在保证有限时间收敛的同时,改善了滑模控制自身抖动。利用Simulink进行试验验证,结果表明,该方法增强了变桨系统的抗干扰能力,削弱了系统的抖动,提高了桨距角的跟踪精度和变桨系统的稳定性。

基于分数阶扩展滑模扰动观测器的PMSM无模型控制算法研究

针对永磁同步电机调速控制系统突加负载时导致转速波动较大的问题,提出了一种基于分数阶扩展滑模扰动观测器(FOESMDO)的转速环新型无模型控制方案。新算法为了改善调速系统的动、静态性能,建立了不含电机参数的永磁同步电机新型超局部模型,以此为研究对象,借助快速终端滑模控制和改进型滑模切换函数设计新型无模型滑模控制器;同时为了提高扰动估计的准确性及减小滑模控制存在的抖振现象,改进算法采用分数阶扩展滑模扰动观测器进行超局部结构中未知部分的在线估计;最后,将所提出的基于FOESMDO的新型切换函数快速终端滑模控制方法同传统方法进行仿真对比,验证了新型无模型控制算法(FOESMDO-ISFFTSMC)在提高调速系统的响应速度和抗干扰能力方面的优异性能。

基于滑模观测器与分数阶锁相环的无传感器PMSM矢量控制(英文)

提出一种基于滑模观测器与分数阶锁相环(FO-PLL)的无传感器永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)矢量控制算法.首先用滑模观测器估计出反电势,然后设计FO-PLL对转子位置和速度进行估计.切换函数采用饱和函数代替开关函数,有效地削弱了滑模观测器存在的抖振.所提出的FO-PLL包含一个可调的分数阶次r,因此与传统锁相环(PLL)相比,该FO-PLL具有一个额外的自由度,传统PLL也可以看成是FO-PLL的一个特例.通过选择合适的分数阶次r,能够获得更好的转子位置和速度观测性能.仿真结果证明了所提方法的有效性.

带有干扰观测器的分数阶滑模控制

针对一类带有匹配不确定性的系统,结合分数阶理论设计分数阶滑模控制器,在保证控制精度的同时,更好地削弱系统中存在的抖振;针对系统中存在的不确定量,利用干扰观测器来估计;最后对系统稳定性进行分析。通过仿真验证可以看出,所用方法不仅能很好地估计不确定量,而且能极大降低系统抖振。

基于分数阶滑模和扩张状态观测器的励磁控制器设计

针对具有励磁控制的单机无穷大系统大干扰与小干扰响应不宜同时得到很好抑制的问题,在单机无穷大系统模型的基础上,利用分数阶微滑模理论构造李雅普诺夫稳定函数,并引入扩张状态观测器消除李雅普诺夫稳定函数的非线性项,以同时抑制大干扰和小干扰所引起的系统偏差。在Matlab/Smulink仿真平台上与AVR+PSS法分别进行仿真试验表明,该方法与AVR+PSS法相比,改善了系统的性能。

一种分数阶滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制策略

滑模观测器法广泛应用于永磁同步电机无传感器控制中,其具有算法简单、易实现等优点。但是,由于传统滑模观测器中趋近率的开关特性,将会带来系统抖振较大,控制精度低等问题。针对这一系列问题,设计了分数阶滑模观测器,在观测器中,将分数阶微积分理论引入滑模控制律中,设计分数阶趋近率。同时,设计了边界层可变的分段型指数函数,将其代替传统趋近率中的饱和函数,以获得更好的转速和转子位置辨识精度,最终基于Matlab/Simulink环境下进行该控制系统仿真,由仿真结果可知,设计的分数阶滑模观测器能有效降低系统抖振,增加系统控制精度,验证了该方案的可行性和有效性。

基于改进型滑模观测器的永磁同步电机分数阶微积分滑模控制

为了提高永磁同步电机调速系统的控制性能,结合滑模控制与分数阶微积分理论,设计了分数阶积分滑模转速控制器和改进型滑模观测器。针对转速控制器,采用基于反双曲正弦函数的新型趋近律削弱系统抖振,同时分数阶控制为系统提供了更多的控制余度,可以增强系统鲁棒性并进一步减小系统抖振。针对观测器,设计了采用新型趋近律fal函数的滑模观测器来获取反电动势估计值,利用分数阶锁相环技术提取反电动势中的转速和位置信息,有效提高了转子速度和位置的估计精度。通过仿真验证了所提出方法的可行性与有效性。

基于分数阶滑模观测器的三相八开关容错逆变器驱动永磁同步电机系统无传感器FCS–MPC

针对三相八开关容错逆变器的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)驱动系统,基于分数阶滑模变结构技术,提出了一种新颖的无速度传感器有限控制集模型预测控制(finite-control-set model predictive control,FCS–MPC)策略.通过驱动系统的运行模式建立三相八开关逆变器和永磁同步电机的数学模型;采用分数阶滑模变结构方法构造PMSM系统转速和反电动势的观测器,以实现对系统转速和反电动势快速准确地实时估计;利用改进型的FCS–MPC策略,以达到减少控制系统计算量和电磁转矩脉动的目的,与此同时,本文中的电流反馈特性的容错控制可有效抑制直流侧母线电容分压不均衡对系统运行产生的不利影响.仿真结果表明,该方法能够保证八开关容错逆变器驱动PMSM系统可靠稳定运行、具有良好的动态性能,并能降低定子电流总谐波失真值.

永磁同步电机分数阶滑模观测器的设计

针对传统滑模观测器在估计永磁同步电机(PMSM)电机转速时存在的抖振,以及转子位置与速度的观测精度不高等问题,设计一种基于分数阶微积分理论的滑模观测器。首先,在传统滑模观测器的基础上引入分数阶滑模面,并根据Lyapunov稳定性理论设计出分数阶滑模控制律,利用饱和函数削弱滑模系统的抖振,然后将分数阶理论应用到锁相环中,采用锁相环从反电动势中提取转子位置和速度信息。最后,通过Simulink建立永磁同步电机的无传感器矢量控制模型,仿真结果显示提出的方法具有比传统滑模观测器具有收敛快、抖振小和观测精度高等优点。

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。

基于改进趋近率的感应电机分数阶滑模磁链观测器设计

针对高性能感应电机控制中的磁链观测问题,设计了一种基于改进Faln函数趋近律的分数阶积分转子磁链滑模观测器,滑模观测器采用分数阶积分滑模面和改进的Faln函数为趋近函数,并通过该磁链观测器进行了转速估计。仿真试验表明:改进趋近律的分数阶积分滑模观测器有效提高了观测精度和动态响应性能,抑制了滑模观测中的抖振,通过该磁链观测器的速度估计精度较高。

基于分数阶滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

为解决基于传统滑模观测器的永磁同步电机转速和位置估计精度不高以及抖振过大等问题,设计了一种分数阶滑模观测器。首先根据分数阶理论提出一种分数阶滑模趋近律,并证明其稳定性;然后将永磁同步电机的定子实际电流与估计电流的差值作为滑模面,利用分数阶滑模趋近律设计滑模观测器的控制律,获取反电动势后采用锁相环提取转速和位置;最后建立了永磁同步电机无传感器矢量控制的仿真模型。仿真结果显示新型分数阶滑模观测器不仅静态性能好,而且与基于指数趋近律设计的滑模观测器相比,具有动态跟踪速度快、观测精度高、抖振小等优点。

无位置传感器伺服系统分数阶滑模观测器设计

为了提高传统滑模观测器对转子速度和转角的估算精度,本文提出一种分数阶非奇异终端滑模观测器设计方法,首先在非奇异终端滑模面上增加一个含有分数阶的混合项;然后,在确保系统稳定的条件下,设计一种含有分数阶项和积分项的控制律来得到连续光滑的反电动势,来减小系统的高频抖振。最后通过把分数阶PID引入到锁相环中,使其准确、快速的调制出转子位置与速度。仿真结果表明本文提出的设计方法能够解决传统设计方法估算精度不高和相位延迟问题。

永磁同步电机无传感器矢量控制系统的分数阶滑模观测器设计

针对飞轮储能系统充电控制过程中传统滑模观测器(sliding-mode observer,SMO)存在抖振及角度偏差的问题,提出了一种改进的分数阶SMO。首先,将分数阶微分算子引入滑模切换面,并采用分数阶的指数趋近律,建立分数阶SMO;然后,用光滑连续的双曲正切函数代替符号函数,从而减弱高频抖振;最后,通过Lyapunov稳定性理论证明了分数阶SMO的稳定性。仿真结果表明,提出的分数阶SMO可明显减小系统抖动,有效提高转子位置及转速估计的准确性,并且对负载波动有较强的鲁棒性。

基于分数阶滑模观测的感应电机无速度传感器矢量控制

针对感应电机无速度传感器矢量控制中速度和磁链的观测问题,设计了一种感应电机速度和磁链的分数阶滑模观测器,该观测器综合了分数阶积分和滑模控制的优点。观测器以定子电流观测误差构成滑模面,根据李雅普诺夫定理证明了观测器的收敛性和稳定性,并设计了分数阶滑模控制律。将该观测器应用到了感应电机矢量控制系统中,实现了无速度传感器矢量控制。仿真试验表明,分数阶滑模观测器能有效减小滑模观测中的抖振,对磁链和速度有较高的动态辨识能力。而且,无速度传感器矢量控制系统在全速范围内较好的动态和稳态性能。

基于扰动观测器和分数阶PID的视轴稳定控制

为了实现无人机视轴稳定系统的准确跟踪与测量,该文提出了一种将分数阶PID控制器与速度扰动观测器相结合的控制方法。解决了单一控制方法抑制扰动的局限性,有效提高了系统的稳定性以及抗干扰能力。试验表明,在1 Hz的速率扰动下,加入基于速度扰动观测器(VDOB)的稳定回路的速度跟踪误差均方值下降了82%;在1 Hz的力矩扰动下,加入VDOB的稳定回路的速度跟踪误差均方值下降了75%。试验结果证明,分数阶PID可以隔离部分扰动信号,速度扰动观测器可以有效地进行反馈补偿。两者相结合的方法增强了光电平台的稳定性和抗干扰能力,有效地改善了机载光电平台的跟踪性能。

基于扰动补偿的磁悬浮转台分数阶滑模控制

针对存在非线性、耦合性和不确定性的磁悬浮转台的高精度运动控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的分数阶滑模控制方法以提高跟踪精度.首先,基于系统电磁力模型和动态解耦方法,构建六自由度磁悬浮转台系统动力学模型;其次,设计非线性干扰观测器,对包含系统误差、六自由度间耦合项和外界干扰的集总扰动进行估计,证明了估计误差有界且可调节到任意小;然后,在离散域提出了一种分数阶滑模面,采用分数幂函数替代传统符号函数来抑制抖振,引入分数阶微积分来减小跟踪误差;最后,设计有限时间收敛的分数阶滑模控制策略,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明闭环系统稳定性.实验结果表明:与整数阶滑模控制方法相比,采用所提方法,2个水平自由度和绕竖直方向旋转自由度对三角波的跟踪误差均方根分别减小了12.8%、16.8%和23.7%,最大跟踪误差分别减小9.26%、13.00%和33.20%;跟踪圆形轨迹时,2个水平自由度的跟踪误差均方值分别减小6.39%和12.40%,最大跟踪误差分别减小9.90%和12.10%.

基于ESO分数阶滑模调节的PMSM模型预测转矩控制

为了提高永磁同步电机调速系统的性能,提出一种基于扩张状态观测器的分数阶滑模预测转矩控制策略。采用扩张状态观测器对电机的综合扰动项、定子电流和反电动势进行实时观测,可快速准确得到它们的估计值并进行补偿;利用估计值构建分数阶滑模控制器来削弱系统抖振并提高鲁棒性;利用转矩和磁链无差拍预测控制,减少了遍历次数并降低了计算复杂度。通过仿真和半实物平台进行了验证,所得结果表明,所提出的方法能有效提升系统的鲁棒性,使电机具有良好的动态和静态性能。

基于负载观测的矿用电机分数阶滑模控制

矿用电机车是矿山地面与井下巷道重要运输工具,运行工况复杂、环境恶劣。为了改善电机车牵引电机速度控制性能,并提高系统抗扰性能和对参数变化的鲁棒性,提出控制系统的速度控制器用分数阶滑模代替传统PI控制,并设计了负载转矩观测器对负载转矩实时观测,将观测值融入到了控制中,提高了在负载突变时的速度控制能力。仿真实验表明,负载观测器能快速、准确的观测负载转矩,带负载观测的滑模转速控制对负载扰动有较强的抗干扰性,并有效抑制了滑模控制的固有抖振。

改进滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

为提高永磁同步电机无传感器控制系统性能,提出一种基于定子电阻在线辨识的改进滑模观测器。该观测器首先通过引入分段式双曲正切函数作为切换函数和可变滑模增益来减弱高频抖振。其次,基于李雅普诺夫稳定性理论进行定子电阻在线辨识来提高观测器估算精度。同时采用分数阶锁相环从观测的反电势中估算出转子位置和速度信息,从而有效避免了因传统相位补偿带来的计算复杂性。最后,通过仿真实验表明,改进滑模观测器有效抑制了系统抖振,能够准确估算出电机转速和位置信息。