基于快速终端滑模面的两旋翼飞行器有限时间姿态控制

针对带有模型不确定和外部干扰的两旋翼飞行器,提出一种基于快速终端滑模面的有限时间自适应姿态控制方法,保证两旋翼飞行器对期望姿态角度的有限时间跟踪;构造快速终端滑模面,并设计分段连续函数避免滑模变量求导产生的奇异值问题;在此基础上,设计有限时间姿态控制器,并设计系统不确定上界的自适应更新律,抵消模型不确定性和外部干扰的影响;经李雅普诺夫方法证明滑模变量、姿态角误差、角速度误差等闭环信号最终一致有界,且有限时间收敛至平衡点邻域,收敛时间与系统状态变量初始值有关;最后,采用了矩形波和S曲线作为设定信号,设计相应的跟踪实验,并在两旋翼飞行器平台上验证所提控制方法的有效性,且分析双曲正切函数对系统控制输入影响,经实验测试其可减少系统颤振现象。

PMSM非奇异快速终端滑模无速度传感器控制

针对传统表贴式高速永磁同步电机无速度传感器系统采用PI控制存在超调及抗负载扰动能力差的问题,提出非奇异快速终端滑模面的新型滑模控制器策略。搭建表贴式高速永磁同步电机数学模型,设计了组合趋近律算法和速度环控制器,通过MATLAB进行验证。仿真表明:与传统PI以及滑模算法相比,文中方法具有抗扰动能力强、超调小以及抖振小的优点。

基于扩展观测器的永磁同步电机快速积分终端滑模控制

为了优化永磁同步电机(PMSM)调速系统的动态性能,使用滑模控制的PMSM控制系统的非线性速度控制算法。提出一种新的快速积分终端滑模面(FITSMC),以提高传统积分终端滑模控制在速度误差远离平衡点时的跟踪误差收敛速度。针对高切换增益引起的大抖动现象,提出一种改进的抗干扰滑模速度控制器,该方法引入扩展状态观测器观测集中扰动,并在FITSMC中添加前馈补偿项。最后,通过仿真验证所提控制方法的有效性。结果表明:采用FITSMC替代传统的PI控制器,可以有效地降低动态速度跟踪误差。通过与传统方法进行比较,验证了所提方法(FITSMC+ESO)的优越性。

弱电网下基于超螺旋滑模的LCL并网逆变器控制研究

针对LCL型滤波器的固有谐振、滤波器参数及弱电网下电网阻抗的波动会严重破坏并网系统稳定性的问题,提出了弱电网下基于超螺旋滑模的LCL并网逆变器控制策略。根据并网系统模型构建超螺旋滑模观测器,对滤波电容电压及逆变器侧输出电流进行估计,消除额外传感器需要,降低成本。采用具有非奇异快速终端滑模面控制(NFTSMC)的超螺旋滑模控制器来快速地跟踪参考给定电流及降低并网系统动稳态误差,且提高并网系统对外界干扰和参数不确定性的全局鲁棒性。仿真结果表明,当滤波参数摄动和电网阻抗变化时,系统表现出较强的鲁棒性,且并网电流的THD值保持在0.5%左右。

基于扩张状态模型高阶滑模观测器的SPMSM无传感器控制

针对滑模观测器(SMO)在表贴式永磁同步电机(SPMSM)无传感器控制中存在固有抖振和不能有限时间收敛的问题,提出了高阶超螺旋非奇异快速终端滑模观测器(HOSTNFTSMO)。基于PMSM扩张状态模型提出了一种高阶超螺旋观测器(HOSTO)来实现抖振抑制。针对终端滑模面存在微分项会引入噪声的问题,设计了一个新的非奇异快速终端滑模面(NFTSMS),以实现状态变量的有限时间收敛。仿真结果表明,与传统SMO相比,研究的HOSTNFTSMO可以在不牺牲SMO鲁棒性的情况下获得较高的转子位置估计精度。

故障检测与重构下基于AFTSMO的ROV三维航迹跟踪控制

针对传统的滑模观测器在缆控水下机器人(ROV)系统状态估计与故障重构过程中存在渐近收敛、无法及时准确重构故障信号的问题,提出一种基于自适应快速终端滑模观测器(adaptive fast terminal sliding mode observer)的故障检测和控制优化方法。建立带有推进器故障、未知外界干扰和模型参数不确定性等复合干扰的ROV系统故障模型;设计具有自适应特性的快速终端滑模控制器,保证所有的状态估计误差在有限时间内收敛;通过等效输出误差注入法对推进器引起的故障进行估计重构。采用Lyapunov稳定性理论验证控制系统的稳定性,仿真结果表明,所设计的故障检测方法能够快速检测和重构故障,保证ROV系统较高的跟踪精度,并通过实验验证了所提算法的有效性。

基于改进GWO算法的永磁同步电机滑模MRAS控制

设计了一种改进的新型滑模模型参考自适应系统(MRAS),以提高传统的永磁同步电机(PMSM)滑模MRAS控制性能。在传统滑模MRAS中的积分滑模面基础上引入非奇异快速终端滑模面,构成一种积分型非奇异快速终端滑模面,以提高收敛性能。用非线性指数函数来代替传统滑模MRAS中的开关函数,用改进的灰狼优化(GWO)算法,对滑模面参数进行全局寻优,以提升控制精度。进行了Matlab/Simulink软件的仿真。结果表明:相比传统的滑模MRAS,改进后的滑模MRAS将系统转矩脉动幅度降低75%,实际转速抖动幅度降低80%,超调控制在2.3%以内,调节时间控制在10 ms以内,转子位置观测误差减小60%。

基于改进PLL的永磁同步电机ASMO无传感器控制

永磁同步电机无位置传感器控制采用传统滑模观测器法来获取转子位置,由于滑模抖振严重、估计反电势中含有低次谐波干扰及传统锁相环在电机反转时有位置误差等因素,影响转子位置估计精度。通过设计自适应滑模观测器和改进锁相环来解决上述问题。首先采用非奇异快速终端滑模面及改进指数趋近律来降低滑模抖振。其次对传统锁相环鉴相器进行改进并在环路滤波器中引入二阶广义积分器,不仅使电机正反转时能准确提取转子位置信息,还能滤除估计反电势中的低次谐波。仿真结果表明所设计的算法能减小滑模抖振、降低位置跟踪延迟时间及提高位置观测精度。

基于扰动观测器的三相PMSM滑模控制策略研究

为优化永磁同步电机的控制性能和增强其抗扰动能力,提出了一项设计方案,将非奇异快速终端滑模控制与扰动观测器相融合,并设计速度控制器,从而增强系统的稳定性和响应速度。设计了一个具有非奇异特性的终端滑模面,以确保在每个阶段误差都能够迅速收敛。为了有效应对外部负载转矩对系统性能造成的影响,设计了一种扰动观测器,能够实时监测外部负载转矩,并将观测到的扰动即时补偿到速度控制器的输出端。通过仿真分析表明:所提控制方法具有出色的鲁棒性,能够显著提高电机的响应速度,提高了系统的动态性能。

多航天器系统分布式有限时间姿态协同跟踪控制

基于一致性算法,在有向通讯拓扑下,研究存在状态约束的多航天器系统分布式有限时间姿态协同跟踪控制问题.在仅有部分跟随航天器可以获取领航航天器状态,并且跟随航天器之间存在不完全信息交互的情形下,设计了分布式快速终端滑模面,提出了不依赖于模型的分布式有限时间姿态协同跟踪控制律.根据有限时间Lyapunov稳定性定理,证明了系统的状态在有限时间内收敛于领航航天器状态的小邻域内.最后通过仿真算例验证了所提出算法的有效性.