基于指数趋近率的液压机泵控伺服系统滑模控制

滑模控制方法具备较强鲁棒性,控制器结构也较简单,被广泛应用于泵控电液伺服液压系统上。在分析泵控系统原理的基础上,为克服传统PID控制很难抵抗较强外部干扰力的缺点,泵控伺服系统建立指数趋近律滑模控制器,建立泵控伺服系统MATLAB/Simulink仿真。研究结果表明:正弦信号跟踪下,滑模控制最大稳态跟踪误差与PID相比降低83.4%,同时控制器IMSE指标相对PID控制器发生了显著降低。该研究有助于提高液压机运行效率,对提高产品质量具有一定的指导意义。

基于新型趋近率的永磁同步电机滑模速度控制研究

针对传统指数趋近律中存在抖振和抗干扰能力差的问题,提出了一种变参数模糊滑模控制策略。将转速误差引入等速项,设计一个分数多项式,并将模糊控制引入指数项,使用Fal()函数替代sign()函数;在永磁同步电机控制系统中引入降阶负载转矩观测器,将观测值用于控制器。通过Simulink模型搭建和仿真验证,结果表明该设计显著提高了系统的控制性能,并有效削弱了系统的抖振。

基于模糊趋近律和扰动观测器的PMSM滑模控制

为了提高永磁同步电机调速系统的响应精度、速度、鲁棒性,解决传统滑模控制中趋于滑模面时间与系统抖振相矛盾的问题,提出了一种基于模糊趋近律和扰动观测器的滑模控制。模糊趋近律根据系统轨迹与滑模切换面的距离来有效地调整切换增益的大小,扰动观测器估计系统的内部参数变化和外部负载干扰,将估计值前馈补偿到速度控制器。仿真结果表明,系统快速跟踪阶跃信号,响应速度加快,系统出现扰动时,电机转速波动极小,迅速恢复稳定时间,结果表明采用基于模糊趋近律和扰动观测器的滑模控制方法能够有效地增强调速系统的鲁棒性和动态性能,并抑制系统的抖振。

基于改进指数趋近律和自适应龙伯格观测器的PMSM速度环滑模控制

为了提高永磁同步电机驱动系统的速度控制性能,提出一种基于改进指数趋近律和自适应龙伯格观测器的滑模控制策略。针对传统指数趋近律收敛速度慢的问题,提出一种基于非线性自适应函数的指数趋近律,基于该趋近律的滑模控制策略使系统具有更快的收敛速度和更小的抖振,引入的自适应函数解决了趋近律的指数项导数不连续的问题。针对传统的龙伯格观测器性能差的问题,提出一种自适应龙伯格观测器对系统的总扰动进行估计并补偿,该观测器具有更快的响应速度且不影响系统的稳态性能,进一步提升了系统的抗干扰能力和速度跟踪性能。仿真和实验结果表明,在跟踪500 r/min和750 r/min的阶跃速度指令时,系统的调节时间分别为0.44 s和0.71 s;突加5 N·m,10 N·m和20 N·m负载时,系统的调节时间分别为1.16,1.79和1.99 s。本文提出的滑模控制策略能够有效提高系统的稳定性和动态响应性能。

基于新型趋近律的欠驱动系统解耦滑模控制

针对二自由度欠驱动系统的控制问题,采用解耦的控制方法,设计了一种新型解耦滑模控制策略。考虑到滑模控制引起的系统抖振以及收敛速度慢的问题,提出了一种新型多幂次趋近律。该趋近律的第3个幂次项的指数参数设计为与滑模面相关的分段函数,第四项设计为滑模面的指数函数。控制器可以依据系统状态距离滑模面的远近自动调节参数,在不同的趋近阶段获得不同的趋近速度。以欠驱动倒立摆系统为控制对象,将该控制策略在MATLAB/Simulink平台上进行验证。仿真结果表明,提出的控制策略可以提高欠驱动系统的收敛速度,有效减小系统抖振和稳态误差。

基于新型趋近率的PMSM混沌同步控制

针对具有模型不确定性与外部扰动的永磁同步电机混沌系统,提出一种基于新型变速趋近律的自适应滑模抗扰同步控制方案,首先构造了双曲正切函数,并设计了新的变速趋近律,设置减速点,到达减速点前加快了滑模变量的收敛速度,到达减速点后减小增益,有效降低控制器的抖振幅值。同时,为进一步提高系统的抗扰动性能,引入了扩张状态观测器来估计系统扰动和内部不确定性用于前馈补偿。研究结果表明,所提出的基于扩张状态观测器的自适应滑模控制策略,可使具有不确定项与外部干扰的电机混沌系统在有限时间内同步,同时抑制了抖振现象,相较于传统的指数趋近律方法,抖振幅值减小了64%。

基于优化趋近律的DC/DC变换器终端滑模控制

针对趋近律滑模控制下的Buck变换器存在输出电压精度不足、抖振大的现象,提出一种基于修正滑动函数优化改进型趋近律的控制方法。滑动函数的优化策略能够使趋近律具备积分器的作用,迫使被控系统在有限时间内收敛,从而达到系统输出无静差的控制效果,且改进型趋近律可以保证系统在收敛至滑模面附近后进行高效切换,从而达到降低抖振的目的。为了验证算法的有效性,分别设计出优化指数趋近律的滑模控制器以及优化改进趋近律的滑模控制器,在Matlab/Simulink环境下进行了仿真实验,并在Buck变换器样机上进行了算法验证。实验结果表明,基于修正滑动函数的趋近律优化方式可以消除变换器的电压输出静差,其中优化改进趋近律的控制器实现了直流变换器输出电压的高精度控制。

基于改进自适应趋近率的永磁同步电机无模型控制系统设计

传统的速度环控制在永磁同步电机负载突变时,会引起转速波动较大从而影响电机运行的稳定性,为了抑制转速波动,并实现电机转速的快速响应,采用了一种基于扩展滑模扰动观测器的改进型趋近率控制方法;新算法通过引入含有外部扰动的电机运动方程,并将扰动进行扩展分析,建立了扰动观测器的数学模型,增加扰动观测的准确性;为了减少滑模控制器的抖振,提高响应速度,提出了一种改进型的滑模趋近率,新控制器采用增益自适应、幂次自适应的方法,实现动态调节控制增益的目的;将新算法分别与基于传统指数趋近律的无模型算法和PI控制策略进行仿真对比,仿真结果验证了所提控制策略在提高系统响应速度以及抗干扰能力方面的优异性能。

基于指数趋近律的机械臂神经网络滑模控制

为解决机械臂轨迹跟踪控制中存在建模不确定性以及外界干扰及摩擦造成的控制效果不理想等问题。利用神经网络对建模的不确定项进行逼近,本文提出一种基于指数趋近律的神经网络滑模控制对机械臂完成轨迹跟踪控制。采用二自由度的刚性机械臂为控制对象进行实验,仿真结果表明,该控制方法能缓解外部干扰对控制系统的影响,保证系统的稳定性,有效地提高系统的控制性能。

基于指数趋近律的双有源桥变换器滑模控制策略

为提升双有源桥(DAB)变换器的动态性能,提出了一种基于指数趋近律的滑模控制策略。首先,通过降阶模型法推导出DAB变换器的数学模型作为等效部分;其次,选取指数趋近律作为切换部分,使两部分共同作用组合成滑模控制器,调节DAB变换器的输出电压;最后,利用Lyapunov稳定性理论证明了该控制方法的稳定性。仿真实验结果显示,设计的滑模控制器有效减小了抖振,对扰动的响应速度更快,比传统比例积分控制器具有更好的动态性能。

基于自适应离散滑模趋近律的UUV深度控制

针对水下机器人的自主运动控制问题,设计了一种基于自适应趋近律的离散滑模控制方法,该控制方法通过自适应项的引入,有效地避免出现传统离散滑模控制方法中的控制器输出抖振现象。同时基于非线性扰动观测器的扰动补偿进一步提高了控制系统在外界环境干扰下的鲁棒性,使离散滑模控制策略更加适用于水下机器人控制系统。通过Lyapunov稳定性分析证明了控制器的稳定性,通过仿真验证了该控制算法的有效性和鲁棒性。

基于改进型指数趋近律的模糊滑模控制

针对传统滑模控制应用在永磁同步电机调速系统中存在转速超调量大、趋近滑模面速度慢、稳定性差、系统抖振等问题,提出了一种基于改进型指数趋近律的模糊滑模控制方法。首先,在传统指数趋近律的基础上引入系统状态变量,使系统趋近速度与状态变量的变化相关;其次,通过设置系统状态滑模面与指数项系数的模糊规则,对滑模参数实时整定,使得趋近过程得到动态控制;同时,针对符号函数sgn(s)在切换过程不连续的问题,对其做出改进,使得系统可以平滑切换;最后,仿真结果表明,该方法相比于传统指数趋近律响应速度更快,抗干扰能力更好,动静态性能得到改善,系统的有效性得到验证。

改进双幂次指数趋近律的滑模控制设计

针对目前系统抖振仍影响滑模趋近律在实际中应用,并导致系统收敛速度缓慢、滑模平面趋近至原点时间长等缺陷,提出一种改进的双幂次指数趋近律。改进趋近律中指数项采用分段设计,指数项分段参数将系统分为两部分进行。当状态绝对值小于1时,系统沿滑模面平滑进入,抖振影响可忽略不计;当状态绝对值大于等于1时,系统的动态响应显著提高,收敛时间缩短,且总时间小于初始状态运动至临界值时间和系统运动至滑模面平衡点的时间之和。在理论上验证了改进后的双幂次指数趋近律能够快速收敛到平衡点且消除了抖振影响,并通过实验验证了该趋近律的有效性。对比多种趋近律,改进的双幂次指数趋近律具有最佳性能且收敛速度最快,并通过实验验证在外界干扰下该趋近律仍可快速收敛于平衡点。

Cuk变换器指数趋近律滑模PI混合控制策略

Cuk变换器在发生参数突变和外部扰动时,传统比例积分(PI)控制不能得到满意的动态响应和抗扰性,且传统滑模控制多为电压单闭环设计,电压动态特性较双闭环控制差得多。为此,提出Cuk变换器的一种电压外环滑模控制、电流内环PI控制的控制策略。首先,在PI控制电流内环的基础上,外加滑模控制电压外环,设计基于指数趋近律的控制器,提高系统输出响应的动态性能。其次,给出所提控制器的稳定性分析和参数设计准则。最后,通过与传统双闭环PI控制进行仿真和实验对比,验证了所提控制器具有更好的动态性能和鲁棒性。

基于新型幂次指数趋近律滑模控制算法的研究

针对传统滑模控制存在抖振与收敛速度缓慢的问题,提出一种新型幂次指数趋近律的滑模控制方法。首先上述趋近律结合了双曲正切函数与符号函数的特征进行了切换函数上的改进,滑模系数影响因子引入了系统误差与滑模状态变化量,使其能够自适应调节滑模到达过程的收敛速度并对其进行分阶段调节,还利用切换函数的特征分析了趋近滑模面双侧切换区间的范围;其次分析了自适应新型幂次指数趋近律的收敛区域和收敛时间,并证明了此趋近律的存在性、可达性与稳定性;最后将新型幂次指数趋近律和其它各种传统趋近律运用到经典二阶系统进行了对比,仿真结果表明新型幂次指数趋近律能够更好的提升收敛速率以及削弱抖振的产生。

一种改进指数趋近律滑模控制器的PMSM矢量控制研究

滑模控制因其具有良好的控制性能,广泛地应用于永磁同步电机高精度调速场合。使用滑模控制设计永磁同步电机矢量控制转速环控制器时,传统的指数趋近律滑模控制器,在系统靠近滑模面时,若参数选取不当,会导致电机抖振。针对这一问题,设计了一种改进指数趋近律,在不影响系统快速性的前提下,使系统状态接近滑模面的速度更为缓慢,稳态性能更好。不同给定转速下的仿真实验证明了所提改进算法的有效性。

基于改进指数趋近律和扰动观测器的PMSM滑模控制

为改善永磁同步电机速度环上传统滑模控制(SMC)中响应速度较慢、抖振较大等不足,提出了一种基于改进指数趋近律和滑模扰动观测器(SMDO)的滑模控制方案。采用连续函数代替符号函数并设计改进指数趋近律以提高系统响应速度,增加以观测误差为变量的滑模扰动观测器来强化系统抗扰能力,基于观测扰动与改进指数趋近律相结合的方法设计了改进的滑模控制器。通过MATLAB/Simulink搭建模型,结果表明改进的滑模速度控制配合滑模扰动观测器可以有效改善系统的鲁棒性和动态响应性能。

基于新型趋近律和扰动观测器的永磁同步电机非奇异终端滑模控制

针对永磁同步电机调速系统存在响应速度慢和抖振较大的问题,提出了一种基于改进型双幂次趋近律(IDPRL)和负载扰动观测器(DOB)的非奇异终端滑模控制(NTSMC)策略。将线性滑模面改进为非奇异终端滑模面,在减小系统抖振的同时也提升了收敛速度。在IDPRL中引入切换函数,减小了系统的稳态误差和抖振。设计了一种扰动观测器(DOB),将观测值前馈补偿到速度控制器中,实现系统对扰动的精准补偿。仿真结果表明了所提方法的准确性和可行性。

自适应趋近律滑模控制的光伏系统最大功率点跟踪控制

在光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)控制中,针对扰动观察法响应速度慢、抖振显著,传统滑模控制无法兼顾响应速度与抖振,在幂次趋近律与变速趋近律的基础上,提出基于自适应趋近律滑模控制的光伏系统MPPT控制策略。当系统状态远离滑模面时,幂次项可保证足够大的趋近速度;当系统状态趋近滑模面时,变速项可调整滑模区宽度,削弱抖振,使系统最终稳定。仿真结果表明,基于自适应趋近律滑模控制的光伏系统MPPT控制策略能有效提高光伏发电系统的稳定性和稳态准确性,增大高光伏发电系统响应速度。

基于新型幂次趋近律的DFIG滑模直接功率控制

针对采用PI控制时双馈风力发电系统在参数摄动情况下控制性能不佳及传统趋近律滑模控制存在抖振等问题,提出一种基于新型幂次趋近律的双馈风力发电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)滑模直接功率控制策略。首先建立DFIG的数学模型,然后针对滑模控制存在的抖振问题提出一种新型幂次趋近律,该趋近律可随着系统状态位置的变化自动调整趋近速度,使系统状态量平滑地进入滑模面,从而减小抖振。最后将此趋近律应用于DFIG滑模直接功率控制系统中。仿真结果表明提出的新型幂次趋近律滑模控制策略能够有效地降低系统抖振,增强系统鲁棒性。