塑料吹膜机的三阶滑模温度自适应控制器设计

塑料吹膜机的温度控制具有非线性、时变性和滞后性,对塑料薄膜产品的质量和产量产生了很大的影响。针对这一问题,设计了三阶滑模变结构控制器,引入辅助变量项来构造关于滑模函数三阶微分的标准动态方程,以消除传统滑模固有的抖振问题,并采用Lyapunov方法证明系统的稳定性。对塑料吹膜机的温度控制进行仿真实验,结果表明:相比传统滑模控制器,设计的三阶滑模控制器具有0超调、无抖振、响应快速的优越性能,能够更好地跟踪温度变化曲线。

新型单Buck逆变器三阶积分滑模控制策略

为进一步提高逆变器滑模控制器的稳态精度,针对一种由一个双向Buck变换器和桥式换向电路组成的单Buck型逆变器进行了三阶积分滑模控制策略的研究。在其等效电路的状态空间平均法动态模型基础上,采用微分几何理论中李导数方法阐述了滑模控制器的设计,同时给出了滑模切换面系数的选取方法。分别采用传统比例微分控制策略和三阶积分滑模控制策略进行了对比实验。实验结果表明三阶积分滑模控制大幅度减小稳态终值误差,改善了系统的稳态性能,同时具有良好的动态性能,减弱控制系统的干扰和漂移。实验验证了所采用三阶积分滑模控制策略的正确性。

基于改进滑模观测器的四旋翼无人机轨迹控制

针对四旋翼无人机在不确定干扰下的轨迹跟踪控制问题,提出一种基于改进滑模观测器的超螺旋控制策略。首先,对传统滑模观测器进行改进并提出快速三阶滑模观测器,该观测器对系统状态和未知干扰的估计更为准确和迅速;然后,在所提观测器的基础上,结合超螺旋理论和非奇异终端滑模理论,设计基于快速三阶滑模观测器的非奇异超螺旋终端滑模控制器,实现对轨迹的跟踪控制,并基于Lyapunov理论证明了控制器的稳定性;最后,通过仿真实验结果对比证明所提策略的响应速度更快、精度更高。

基于改进快速终端滑模的高超声速飞行器姿态控制

针对高超声速飞行器存在复合扰动的姿态控制问题,设计了一种改进快速终端滑模控制方法。建立弹性影响下的飞行器模型,定义姿态角误差向量,得到再入模型的误差动态方程;然后设计了三阶滑模观测器对复合扰动进行估计;又引入双曲正切函数改进终端滑模控制方法,并证明了所提策略的稳定性;最后,通过仿真实验,能够高精度快速地跟踪指令,验证了设计策略的有效性和优越性。

基于三阶超螺旋滑模观测器算法的机器人力矩估计方法

本文研究了六自由度(6-DOF)机器人关节力矩估计问题.为了提高机器人关节力矩估计精度,本文设计了一种三阶超螺旋滑模关节力矩观测器.在对观测器系统进行稳定性分析时,本文设计了一种新的Lyapunov函数证明了观测器闭环系统的稳定性.与已有的机器人力矩观测器结果不同,该力矩观测器仅以机器人关节角度作为观测器输入信号,减少了对机器人系统信息的依赖.最后,以6-DOF工业机器人为对象,开展实验验证.实验结果表明,与传统线性力矩观测器相比,本文提出的滑模力矩观测器估计误差小,验证理论的正确性.

基于改进幂次趋近律的Buck变换器滑模控制方法研究

为进一步提高Buck变换器输出电压的快速性和稳定性,在幂次趋近律和变速趋近律基础上,提出一种基于改进幂次趋近律的滑模控制方法。该控制方法不仅提高系统动态性能,而且可以根据系统状态自适应调节滑模抖振,直至收敛于平衡点。当系统受到有界外部扰动时,滑模面及其导数能够收敛至平衡点附近的邻域内。将该滑模控制方法应用于Buck变换器三阶滑模控制器,并给出滑模面参数的选择范围。通过仿真和实验结果,证实了基于改进幂次趋近律的Buck变换器滑模控制方法的有效性。

基于改进变速趋近律的DC/DC变换器滑模控制方法研究

为减小DC/DC变换器电压超调量,抑制抖振,提出一种基于改进变速趋近律的滑模控制方法。改进变速趋近律继承变速趋近律优点,随系统状态变量调节趋近速度。通过引入指数项,优化变速趋近律不足,减小电压超调量。将改进变速趋近律控制方法应用于Buck变换器三阶滑模控制器,并对控制器参数进行进一步筛选。仿真和实验结果表明,相比变速趋近律,改进变速趋近律控制方法减小了Buck变换器电压超调量,提高了系统动态性能。

禽蛋工业化腌制温度控制方法设计

为提高禽蛋腌制的工业化水平,确保腌制液温度稳定和产品品质,以禽蛋腌制温度控制为研究对象,设计了一种温度控制系统。该温度控制系统主要包括腌制箱、电加热炉、温度传感器和调压模块等。利用调压模块改变电加热管功率进而调整炉水温度,通过换热器调节腌制装置内部腌制液的温度。基于三阶滑模变结构设计了一种温度控制器,引入辅助变量项构建三阶微分动态方程,可消除传统滑模控制存在的抖振问题。仿真和试验结果表明,与常规PID控制相比,三阶滑模控制在稳定性、超调量和调节时间等方面均具有一定优势。腌制温度更加平稳,温度调节更加迅速,温差比较小,实际温度和设定温度之间的偏差小于0.5℃。

Model predictive current control for PMSM driven by three-level inverter based on fractional sliding mode speed observer

Based on the fractional order theory and sliding mode control theory,a model prediction current control(MPCC)strategy based on fractional observer is proposed for the permanent magnet synchronous motor(PMSM)driven by three-level inverter.Compared with the traditional sliding mode speed observer,the observer is very simple and eases to implement.Moreover,the observer reduces the ripple of the motor speed in high frequency range in an efficient way.To reduce the stator current ripple and improve the control performance of the torque and speed,the MPCC strategy is put forward,which can make PMSM MPCC system have better control performance,stronger robustness and good dynamic performance.The simulation results validate the feasibility and effectiveness of the proposed scheme.

基于自适应滑模和下垂控制的微源逆变器并联运行策略

针对微源逆变器并联运行过程中存在的负荷扰动和功率分担精度问题,在组合式三相四线制逆变器拓扑的基础上,提出一种新的三环控制策略.该策略包含滑模电压内环、虚拟阻抗环和功率外环.其中,电压内环通过自适应鲁棒三阶滑模控制有效提高了逆变器的抗干扰和动态性能;在分析滑模电压闭环逆变器等效输出阻抗的基础上,分析了输出阻抗和线路阻抗对功率分配的影响机理,进而针对不同功率等级逆变器设计虚拟阻抗反馈系数,使逆变器等效输出阻抗呈阻性并满足功率分配的要求;最后,在传统下垂控制外环中加入暂态下垂项,用于消除系统中的低频振荡,并提高逆变器的动态性能.仿真分析和单相实验结果均验证了上述控制策略的有效性和鲁棒性.