基于增强型扩张状态观测器的永磁同步电机低抖振高抗扰二阶终端滑模电流控制

永磁同步电机电流滑模控制具有较好的参数鲁棒性,但控制精度受到滑模抖振的影响,且抖振抑制与抗扰性之间存在矛盾。为此,该文提出一种基于增强型扩张状态观测器的二阶终端滑模电流控制方案,可以有效提升电流控制性能。通过二阶终端滑模控制器的设计,将一阶积分快速终端滑模嵌套在二阶非奇异终端滑模面中,使得滑模抖振得到较好的抑制,同时实现电流无稳态误差的快速收敛。通过引入扩张状态观测器对扰动信号的集总估计与补偿,缓解了抖振与抗扰性之间的矛盾,进一步提升了电流精度。针对数字控制的延迟影响,设计了Smith预估器,提升了扰动补偿精度。最后,通过实验对该文所设计的电流控制方案进行验证,并通过对比展示了该方案的有效性。

基于二阶终端滑模优化的电流环滑模控制

针对永磁同步电机电流环存在参数摄动、干扰等不确定因素,提出了一种基于二阶终端滑模优化的电流滑模控制。借助常规滑模控制的设计简单、容易实现等优点,计算得到电机电流环的等效控制量。利用二阶终端滑模设计不确定量的控制量,并引入自适应指数趋近律抑制系统参数摄动和干扰等不确定量。所提出的电流环滑模控制系统进行了稳定性分析,理论上可获得自适应零增益切换函数控制,达到有效抑制"抖振",具有很好的鲁棒性。对仿真和实验波形的计算结果表明:所提出的控制方法提高了电流稳态精度,获得更好的调速性能,且设计简单。

基于自适应二阶终端滑模的SRM直接转矩控制

传统的直接转矩控制(DTC)可以在一定程度上减小开关磁阻电机(SRM)的转矩脉动,但是在换相区的转矩脉动抑制效果较差,并且传统的PI控制存在超调量大、鲁棒性差、抗负载扰动能力有限的缺点。因此,设计了基于负载转矩变化率自适应估计的二阶终端滑模转速控制器,在有限时间内使得系统状态迅速收敛到平衡点,实现无需已知扰动上界快速输出给定转矩。此外,对传统的扇区规则进行改进以优化电压矢量的选取,减少由于换相产生的转矩脉动。仿真和实验结果表明:改进后的DTC系统拥有良好的调速控制性能,抗干扰能力强,鲁棒性好,能进一步减少转矩脉动。

基于自适应二阶终端滑模的航天器有限时间姿态机动算法

针对航天器有限时间姿态机动问题,提出一种自适应二阶终端滑模控制算法。设计一种终端滑模面,保证系统状态能够在有限时间内沿滑模面收敛到系统原点;为克服系统抖振,设计了二阶终端滑模控制器,并采用参数自适应估计项补偿系统中的外部干扰力矩。基于Lyapunov函数法证明了二阶自适应终端滑模控制器能够保证闭环系统实际有限时间稳定。仿真结果表明,提出的姿态机动算法响应速度快、精度高,能够有效实现对系统抖振和外部干扰的抑制,具有重要的科学意义和工程应用价值。

飞行器再入二阶终端滑模姿控系统设计

针对飞行器再入飞行过程中存在的复杂气动环境和未知不确定干扰影响,在对扰动提出一定假设的基础上,提出一种基于自适应二阶非奇异终端滑模的控制方案,保证姿态跟踪误差在有限的时间内收敛于零的同时有效削弱控制舵机的抖振,提高系统控制精度。不需要内外扰的先验知识,通过在线自适应辨识扰动上界以消除其影响。最后以气动参数摄动50%作为扰动条件进行了飞行器再入姿态控制仿真,仿真结果表明控制系统消除了参数摄动影响及舵机抖振,因此具有较强鲁棒性。

基于自适应二阶终端滑模的飞行器再入姿态控制

针对飞行器再入过程中存在着模型不确定性因素以及气动环境复杂等鲁棒控制问题,提出一种基于自适应二阶非奇异终端滑模的控制方案.设计的控制器保证姿态跟踪误差在有限的时间内收敛于零,不需要内外扰的先验知识,通过在线自适应辨识扰动上界以消除其影响.最后以气动参数摄动50%作为扰动条件进行了飞行器再入姿态控制仿真,结果表明了该方案的快速性和鲁棒性.

快速二阶终端滑模控制及其在下肢外骨骼的应用

为了提高传统二阶终端滑模控制的全局收敛性,提出一种快速二阶终端滑模控制算法.设计一种二阶趋近律,将绝对值函数隐藏在积分项里,并增加线性项以提高全局收敛性.当系统状态未到达滑模面时,采用二阶趋近律,并通过调整参数避免奇异问题;当系统状态到达滑模面时,采用不含不连续符号项的指数趋近律,以保证控制误差有限时间收敛.采用Lyapunov直接法证明快速二阶终端滑模控制算法的稳定性,及其比super twisting算法具有更优良的收敛特性.以下肢外骨骼为研究对象,建立动力学模型.在考虑建模误差和外部干扰的情况下,将该算法应用于下肢外骨骼的姿态控制.仿真结果表明,所提出的控制算法能够有效抑制抖振,并且比super twisting算法具有更良好的跟踪性能,验证了该算法的有效性.

无人机舵面故障高阶滑模重构观测器设计及主动容错控制

针对无人机舵面损伤故障容错问题,提出了基于二阶非奇异终端滑模重构观测器及主动容错设计方法。在分析舵面正常偏转运动学和动力学特性基础上,构建了无人机典型舵面故障非线性特性模型。提出无人机舵面故障的高阶滑模重构滑模观测器设计方案;引入线性变换降维简化观测器设计程式;将终端滑模和非奇异终端滑模结合起来,实现滑模运动有限时间快速收敛;综合自适应律、线性矩阵不等式设计观测器系数矩阵,确保状态估计偏差有界稳定。提出集状态与故障重构于一体的主动容错控制方案,并通过仿真算例检验所提方案的有效性。

新型终端滑模观测器在PMLSM中的应用

为了提高电机位置和速度的估计精度,提出一种基于比例-积分算法的二阶非奇异终端滑模观测器设计方法。该方法是将比例-积分算法引入到非奇异终端滑模面的设计中,不但可有效地抑制常规一阶滑模的固有抖振,而且可以通过比例和积分参数的调节来改善估计值的稳态误差。同时,为了保证观测器的稳定性和有限时间收敛特性,设计了反电势观测器的二阶滑模控制律,并根据锁相环原理,将位置和速度信号从反电动势估计值中解调出来。最后,通过与2种典型的常规滑模观测方法进行实验对比,结果证明了所提方法的有效性。

磁悬浮平台终端滑模-模糊环形耦合同步控制研究

本文针对数控机床用磁悬浮平台在受到负载扰动时同步性能和悬浮气隙精度下降问题,设计了一种结合终端滑模的环形耦合同步控制策略,并采用模糊控制作为同步误差补偿器。该策略采用二阶终端滑模控制算法来使单电磁悬浮系统达到稳定悬浮,由于支撑磁悬浮平台各个单电磁悬浮系统之间存在耦合,设计了基于模糊控制的环形耦合结构同步控制进行同步误差实时补偿。仿真结果表明,所采用的控制方案有效减小了平台的同步误差,提高了悬浮平台的响应速度和悬浮精度,并对加工等扰动具有较强的抑制作用。

动力定位船轨迹跟踪鲁棒自适应容错控制

本文研究了输入饱和状态下的动力定位船故障容错鲁棒自适应控制问题.该问题以动力定位船轨迹跟踪任务为目标,提出了一种新颖的鲁棒自适应控制器的设计,并且引入了二阶快速非奇异终端滑模和神经网络控制算法保证了控制器在实际任务中的执行效果.首先,介绍了三自由度动力定位船的运动模型包括了运动学模型和动力学模型以及推进器故障模型.然后,设计了二阶快速非奇异终端滑模面,提出了一种针对时变扰动和模型不确定性的鲁棒控制方案,保证系统无抖振现象的前提下实现了系统更快的收敛速度.同时运用被动容错控制思想,确保动力定位船在推进器故障发生时依然能够实现预计的跟踪性能.此外,通过Lyapunov稳定性判据分析,证明了提出的改进自适应滑模控制方法可确保系统在初始状态未知前提下,跟踪误差渐近收敛于零.最后,通过数值仿真实验结果验证了控制律的有效性.