基于双Luenberger观测器的永磁同步电机预测控制研究

在工业环境中,永磁同步电机存在启动困难、抗干扰能力差、动态响应慢的缺陷。而传统单Luenberger观测器很难同时兼顾电流扰动或转速响应,针对这一问题,发挥Luenberger观测器对精度和稳定性的改善作用,提出双Luenberger观测器与预测控制结合的控制策略。首先基于单步模型预测控制和矢量控制策略构成了永磁同步电机控制系统,再根据负载扰动影响和数学模型,构造速度环上基于负载、转速的Luenberger观测器观测作为扰动估测和速度调节,然后进一步建立电流环上的观测器并引入预测控制系统进行电流预测的优化。最后在MATLAB仿真上搭建模型进行测试,结果表明使用该控制策略能够提高抗扰动能力,改善动态响应并得到更准确的扰动观测。

基于Luenberger观测器的高速PMSM无传感器技术研究

在永磁同步电动机系统中,机械位置传感器的使用会增加系统的体积和成本,降低系统可靠性,因此无传感器控制技术已成为电机控制领域的研究热点。首先提出了基于龙伯格(Luenberger)观测器的高速永磁同步电动机无传感器控制技术,分别实现了对电机转子速度和位置的估算;同时采用了频率预畸变双线性变换的离散化算法,以保证Luenberger观测器在离散化前后对电机基波角频率处的信号具有相同的响应特性。最后对Luen-berger观测器进行了仿真验证,由仿真结果可知,采用频率预畸变双线性变换的Luenberger观测器对转子速度和位置均具有较高的估算精度。

基于奇异摄动和Luenberger观测器的PMLSM无传感器控制

针对永磁直线同步电机直接驱动系统的双时间尺度特性,根据奇异摄动理论将直接驱动系统的数学模型分解得到快、慢两个电气子系统。由快变电气子系统模型采用L uenberger观测器构建快的位置估计器,通过慢变电气子系统构建慢的速度估计器。无位置传感器永磁直线同步电机闭环控制系统的计算机仿真结果表明,所提出的算法既该方法既具有较高的辨识精度又有相对少的计算量。能满足PML SM直接驱动系统无传感器实时控制需要。

Luenberger观测器在永磁同步电机无传感器控制中的应用研究

在永磁同步电机(PMSM)矢量控制中,根据Luenberger观测器原理,提出了一种基于Luenberger观测器的PMSM转子速度和位置的估算方法,有效解决了PMSM由于机械传感器安装带来的一些弊端。利用MATLAB/Simulink工具搭建控制系统仿真模型并进行仿真验证,仿真结果表明控制系统具有良好的控制性能。最后,在以STM32F103ZET6为控制核心的硬件系统上进行算法的实现,试验结果表明基于Luenberger观测器的PMSM控制系统具有较高的控制精度且稳定性较好。

基于Luenberger滑模观测器的气缸压力估计

针对SI发动机模型中存在的参数扰动和不确定性问题,基于发动机非线性状态方程,设计了Luenberger滑模观测器。利用Lyapunov稳定性定理和滑模理论,分别设计合适的Luenberger增益和滑模增益,同时证明观测器误差系统稳定收敛。仿真结果表明:所设计的观测器不仅能够很好地处理系统存在的不确定性和参数扰动,加快跟踪速度,同时具有较高的估计精度。

基于Luenberger观测器的SVG三矢量预测直接功率控制研究

传统有限控制集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)在一个控制周期输出单一的开关状态,在低采样频率下,控制精度不理想,且不固定的开关频率导致滤波器较难设计;三矢量预测电流控制(Three-vector Model Predictive Current Control,TV-MPCC)提高了控制精度且使开关频率固定;为提高静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)的动态响应速度和抗干扰能力,降低网侧输入电流谐波含量,提出了一种基于Luenberger观测器的三矢量预测直接功率控制算法(Three-vector Model Predictive Direct Power Control,TV-MPDPC);该控制算法的内环采用三矢量预测直接功率控制,比FCS-MPC有更好的控制精度,比TV-MPCC具有更好的动态响应性能;同时,针对该控制策略对参数(特别是对并网电感的参数)依赖性高,提出了采用Luenberger观测器对由参数失配产生的干扰进行补偿,仿真结果验证了该算法的有效性和可行性。

固有测试性的Luenberger状态观测器设计法研究

针对固有测试性定量设计的困难,本文提出了Luenberger状态观测器法,叙述了线性系统固有测试性设计流程,简介了非线性系统固有测试性设计的思路。该方法可用Matlab软件编程实现,易于广泛推广。

基于双扰动观测器的永磁同步电机双惯量系统无模型递归终端滑模控制

为了提高永磁同步电机双惯量系统在不确定性扰动影响下的控制性能,提出一种基于双扰动观测器的无模型递归终端滑模控制策略。首先,建立存在不确定性扰动的永磁同步电机双惯量系统模型,并结合无模型控制与递归终端滑模控制设计无模型递归终端滑模控制器,使系统状态直接从滑模面开始运动,缩短了状态误差的收敛时间,有效抑制抖振。其次,通过构造扩张状态观测器观测负载速度并反馈到改进型扩展扰动滑模观测器中,构成双扰动观测器。同时,双扰动观测器精确估计总扰动信号并前馈补偿到所设计的控制器,进一步提高系统稳态性能和抗扰动能力。最后,通过仿真和实验验证得出,所提出的控制方案相较于比例积分控制和改进型无模型滑模控制方法更具有优越性和可行性。

基于自适应线性扩张状态观测器的双有源桥变换器无模型预测电压控制

针对模型预测控制算法参数依赖性问题以及传统扰动观测器应用于双有源桥变换器中存在估计补偿滞后于外部扰动、固定增益无法适应外部宽范围干扰变化等缺点,提出一种基于自适应线性扩张状态观测器的无模型预测电压控制策略。首先,结合预测控制与无模型控制方法构建双有源桥变换器的电压预测超局部模型,代替传统物理模型,降低参数依赖;其次,设计线性扩张状态观测器对超局部模型中动态部分进行反馈补偿,提高控制精度。同时在线拟合电压误差趋势,自适应调整观测器带宽,实现超前补偿;最后,设计成本函数,求解最优移相比,实现无模型预测电压控制。实验结果验证了该方法在提升系统鲁棒性和动态性方面的有效性。

Luenberger观测器与LADRC在稳瞄系统中的应用

针对稳瞄系统的性能有一定改进空间,而对象机械特性又改善受限的问题,试图从电气控制角度寻求更好的解决方法。为此,以某上反稳瞄系统为平台,对Luenberger观测器和LADRC(线性自抗扰控制器)两种能提高系统性能的先进控制算法进行了半实物仿真研究。首先,介绍了Luenberger观测器和LADRC的基本原理。其次,对某上反稳瞄系统的对象特性进行了分析,设计了基于两种控制模型的控制器参数。然后,运用MATLAB/Simulink工具和d SPACE半实物仿真系统,对某上反稳瞄系统进行了两种控制算法的对比研究。Luenberger观测器的控制性能相对较好,受噪声的影响,离工程实现还有一段距离。如何有效抑制噪声有待进一步研究。

基于锁相环型扩张状态观测器的双惯量弹性伺服系统机械谐振抑制方法

针对双惯量弹性伺服系统存在的机械谐振问题,提出一种基于锁相环型扩张状态观测器(PLL-ESO)的机械谐振抑制策略。与常规ESO相比,PLL-ESO方法在相同的极点配置情况下具有更高带宽和更大相位裕度,有助于提高机械谐振的抑制动态特性和稳定性。实验结果表明,所提PLL-ESO方法可以有效地抑制机械谐振,且相比陷波滤波器和常规ESO方法具有更快的谐振抑制速度和更高的抑制精度。同时,实验还对观测器无阻尼固有频率和系统参数鲁棒性进行了分析,验证了PLL-ESO在宽无阻尼固有频率范围内都能抑制机械谐振,且输入参数摄动会影响谐振抑制的快速性和稳态精度。

基于固定时间积分滑模观测器的双闭环UUV轨迹跟踪控制

针对水下无人航行器(UUV)轨迹跟踪控制问题,设计一种基于固定时间积分滑模观测器(FTISO)的双闭环运动控制策略。建立UUV运动数学模型,对运动学外环设计积分滑模控制器,使用非线性微分器获得外环虚拟控制律的导数,以保证航行器位置能够精确收敛。考虑动力学内环存在的模型不确定性和外部干扰难以测量等问题,采用FTISO实现对集总干扰快速估计,同时引入李雅普诺夫函数分析系统的稳定性。在仿真环境下对比基于FTISO的双闭环积分滑模控制与积分滑模控制、RBF网络自适应滑模控制的控制效果。仿真结果表明:基于FTISO的双闭环滑模控制对集总干扰有良好的补偿能力,可提高控制系统的性能及精度,可保证UUV在不同环境下均能实现轨迹跟踪。

基于Luenberger观测器的无速度传感器DTC系统

为了提高定子磁链的观测精度,本文将Luenberger观测器用于直接转矩控制系统中以观测磁链;在此基础上,依据Lyapunov理论构造了速度自适应观测器。仿真和实验结果表明:Luenberger观测器提高定子磁链的观测精度,速度自适应观测器可以提高速度的观测精度,从而改善系统在较低转速下的动态性能。

基于扩张状态观测器的双摆吊车分层滑模控制

吊车系统在大尺寸货物运送过程中会呈现出双摆效应,同时更易受到外部干扰影响,导致控制难度更大。针对双摆吊车系统控制难题,提出一种基于扩张状态观测器的分层滑模控制方法,在保证负载快速平稳运送的同时有效抑制吊钩和负载的摆动。基于吊车系统的动力学模型设计扩张状态观测器对系统的状态变量和干扰集合项进行估计,利用系统的状态误差和观测器的估计信号设计分层滑模控制器。此外,控制方法通过在滑模面中引入干扰补偿项,进一步提高系统的抗干扰能力。通过数值仿真,与已有方法进行对比,充分验证该研究方法在工作效率和鲁棒性方面均具有良好的控制性能。

基于Luenberger观测器的稳瞄系统应用研究

采用Luenberger观测器进行稳瞄系统的设计,关键在于观测器补偿器的设计及低通滤波器的频带选择。进行了离线仿真、基于dSPACE的半实物仿真、静态试验及动态扰动试验,通过各种滤波手段抑制了系统噪声,与各种常规控制方法进行了对比,系统稳定性、稳定精度及鲁棒性都得到了有效提高,试验取得了较好的效果。

多通道线性系统的Luenberger观测器

本文针对多通道线性系统.给出了Luenberger形式的观测器,讨论了其收敛的条件.利用多通道线性系统特征结构配置理论.给出了设计的方法,并给出了实例和仿真结果.

基于龙伯格观测器的PMSM双矢量模型预测控制

当永磁同步电机采用有限集模型预测控制时,虽动态性能优异,但存在稳态性能差、计算量大的问题。针对上述问题本文提出了一种基于龙伯格观测器的模型预测控制策略。首先,通过分析传统模型预测控制中占空比控制策略的次优电压矢量所在扇区的分布规律,构造新的电压矢量选择表降低了次优电压矢量的计算次数。此外,针对传统机械传感器的一系列弊端,设计了一种龙伯格观测器计算电机的反电动势,再由锁相环估计永磁同步电机转速和转子位置信息。最后,通过搭建实验平台,与传统有限集模型预测控制进行实验对比分析,实验结果表明本文所提控制策略具有更好的稳态性能和控制精度。

DoS攻击下基于切换Luenberger观测器的冗余控制

研究了DoS攻击下网络化控制系统基于观测器的控制器设计问题.首先,提出了一种具有多个增益的切换Luenberger观测器,实现了无DoS攻击时系统状态的间歇性估计.根据获得的估计值,控制器同时计算了系统当前以及未来一段时域的控制信号,并将其封装在一个数据包中发送给执行器,保证了系统在有无DoS攻击时都有合适的控制输入更新.其次,利用构造的切换系统对DoS攻击下观测器与控制器的不同动态进行了统一的建模,基于多Lyapunov函数方法推导了任意切换律下系统指数稳定的充分条件,并给出了相应的观测器与控制器设计方法.最后,通过网络化倒立摆系统的实验验证了所提方法的有效性.

Luenberger鲁棒故障检测观测器的设计

为了实现故障检测,在传统的Luenberger观测器的基础上,提出了一种Luenberger鲁棒故障检测观测器的设计方法及相应的故障检测算法,并给出了在干扰存在的情况下,实现鲁棒故障检测观测器设计的充分必要条件.利用此观测器可以实现系统中带有确定性过程噪声的故障检测,且该鲁棒故障诊断观测器主要针对执行器故障的检测.仿真结果表明,该观测器可以克服噪声影响,实现鲁棒故障检测.

基于Luenberger观测器的降阶H_∞控制器的设计

本文主要研究了基于Luenberger观测器的H∞降阶控制器的设计问题,该观测器是干扰解耦的。首先利用LMI方法提出了求解H∞状态反馈增益的充要条件,然后对该控制器进行渐近降阶观测,基于Sylvester矩阵方程的显示通解的参数化设计方法,实现了线性系统的降阶H∞控制器的设计,最后给出了相应的降阶H∞控制器设计算法。