基于扰动观测器的分数阶终端滑模电液变桨控制方法

为改善风电机组电液变桨系统的控制性能,文章提出了基于扰动观测器的分数阶终端滑模控制方法。建立风电机组电液变桨系统数学模型,利用滑模状态扰动观测器(SMSPO)对变桨系统参数的不确定性和未知扰动进行实时补偿。采用分数阶微积分理论设计终端滑模控制器的滑模面,在保证有限时间收敛的同时,改善了滑模控制自身抖动。利用Simulink进行试验验证,结果表明,该方法增强了变桨系统的抗干扰能力,削弱了系统的抖动,提高了桨距角的跟踪精度和变桨系统的稳定性。

基于扰动观测器的PMSM系统自适应反步滑模控制

针对负载转矩波动和系统参数变化的永磁同步电机(PMSM)系统的控制问题,提出了一种带有非线性扰动观测器的自适应反步滑模位置跟踪控制方法。首先,设计了自适应反步滑模控制器,以确保电机位置快速收敛到期望值,并设计了自适应收敛增益,以减小电机位置响应下的大的过冲;其次,设计非线性扰动观测器估计未知扰动,并为自适应反步滑模控制提供前馈补偿,以提高系统的鲁棒性,并减少稳态位置误差。仿真结果表明,该方法可以有效减少过冲,很好地实现了PMSM系统的快速位置跟踪控制,具有良好的抗扰动性能。

基于扰动观测器和改进自适应二阶快速终端滑模的PMLSM伺服系统控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)在运行时易受到摩擦力、负载扰动及环境变化等不确定影响,设计一种基于扰动观测器和自适应二阶快速终端滑模控制方法。首先,该方法在高阶滑模的基础上结合了快速终端滑模控制,有效加快了系统响应速度。其次,在二阶滑模面的基础上引入条件积分项,该项仅作用于边界层内部,能够有效避免滑模到达阶段由于积分饱和现象导致的超调量过大及响应时间过慢的问题。此外,设计自适应切换控制律,使切换增益在合理的区间内,并根据系统状态进行实时更新,从而削弱抖振现象。最后,为进一步提升系统的鲁棒性,采用扰动观测器对PMLSM系统的集总不确定性进行补偿。经实验验证,该控制方法具有良好的位置跟踪精度和强鲁棒性,且对系统抖振现象有明显削弱作用。

附加虚拟阻抗的LCL型并网逆变器电流扰动观测控制方法

针对LCL型并网逆变器输出电流质量容易受电网电压背景谐波及在弱电网条件下电网阻抗的影响,提出一种附加虚拟阻抗的LCL型并网逆变器电流扰动观测控制方法。首先,在常规双闭环控制的基础上引入扰动观测器,将电网电压背景谐波视为系统外部扰动,利用扰动观测器实时估算出扰动量并前馈补偿动态消除扰动对系统的影响;其次通过阻抗分析法来分析弱电网系统中电网阻抗引起稳定性下降的问题,在电流扰动观测控制方法的基础上再加入虚拟阻抗进行优化设计,使得并网阻抗在阻抗交截频率较大范围内变化时的相角裕度仍然大于系统所约束的稳定裕度。仿真对比结果表明,所提方法在保持良好的电流质量的同时提高了系统对电网阻抗的鲁棒性。

基于扰动观测器-Lyapunov理论的稳压控制策略

针对小型风力自励异步发电机(SEICG)机端电压在投切负载时产生电压跌落的问题,通过并联静止无功补偿器(STATCOM)提高异SEIG的机端特性,改善电能质量。提出一种基于扰动观测器(DOB)的Lyapunov(DOB-Lyapunov)控制策略,通过数学模型构造Lyapunov函数,将误差跟踪问题转换成求解Lyapunov函数在平衡点全局渐近稳定问题;针对线路电感测量误差及摄动对控制策略造成影响,内环加入DOB,使得整个控制器在鲁棒性、静态稳定性方面得到提升。结果表明:所提DOB-Lyapunov方法可以在线路阻抗发生变化时仍有较好的控制性能,电压平方外环结构实现了线性化电压控制,在响应速度以及总谐波畸变率(THD)方面均优于传统方法。

基于非线性扰动观测的储能双向DC-DC变换器非奇异终端滑模控制策略

在光储直流微电网系统中,储能双向DC-DC变换器在储能设备与直流母线之间起着关键的接口作用,其在光伏输出功率及负载大信号扰动下的性能优劣至关重要,将直接影响着直流母线电压的稳定运行。为此,提出了一种基于非线性扰动观测器(nonlinear disturbance observer,NDO)的非奇异终端滑模控制策略。首先采用基于微分几何理论的精确反馈线性化方法,将双向DC-DC变换器系统的状态空间模型转化为布鲁诺夫斯基标准式,并利用非线性扰动观测器对系统扰动量进行估计和补偿。在此基础上设计非奇异终端滑模控制器,并根据李雅普诺夫稳定性理论,证明所提控制策略的稳定性;进而分析所提控制策略的收敛性。最后,通过仿真验证所提控制策略的有效性。仿真结果表明,与文献中典型非线性控制策略相比,本文所提控制策略在光伏输出功率和负载有较大扰动时响应时间较快,并具有电压过充小、稳态误差小的优点。

基于扰动观测器的双容液位系统RBF神经网络滑模控制

针对双容液位系统存在的外部扰动、模型参数不确定等问题,设计了一种基于非线性扰动观测器(nonlinear disturbance observer,NDOB)的径向基函数神经网络滑模控制(radial basis function neural network sliding mode control,RNNSMC)方法。建立双容液位系统数学模型,采用积分型滑模面来提高系统的鲁棒性,在常规积分滑模控制的基础上,通过RBF神经网络(RBF neural network,RNN)对系统的非线性函数进行逼近,并设计非线性扰动观测器估计外部扰动,选用Lyapunov稳定性判据证明了控制策略的闭环稳定性。仿真结果表明,所提控制策略与积分滑模控制(integral sliding mode control,ISMC)方法相比,不需要精确的数学模型,且控制精度更高,抗干扰能力更强。

基于扰动观测器的动态供应链系统模型预测控制

针对不确定市场需求供应链系统(supply chain system)的生产-库存预测控制问题,设计了一种模型预测控制(model predictive control,MPC)和扰动观测器(disturbance observer,DOB)结合的供应链系统生产控制策略。首先,对三级供应链系统进行分析,构建三级动态供应链的生产-库存数学模型;其次,设计基于扰动观测器的前馈补偿机制,补偿不确定性需求对供应链系统的影响;最后,考虑供应链系统存在的实际约束条件,设计模型预测控制方案,并证明系统的渐进稳定性。算例仿真验证了该方法的有效性。

基于扰动观测器的永磁同步电机非奇异终端滑模控制

针对传统滑模控制中系统误差收敛速度缓慢以及系统固有抖振问题,采用一种自适应幂指数趋近律的非奇异终端滑模控制方法设计速度环控制器,在避免奇异现象的基础上实现系统误差快速收敛,提高了趋近速度并有效改善系统抖振问题。仿真结果表明基于滑模扰动观测器下非奇异终端滑模的控制策略有效提高了永磁同步电机控制系统的动态响应能力和鲁棒性。

基于LMI和扰动观测器的电动伺服系统RBF神经网络控制

为了提高电动伺服系统的加载力跟踪精度,基于线性矩阵不等式(LMI)设计扰动观测器和控制器。针对系统中的非线性因素,采用RBF神经网络逼近系统的数学模型;在建立系统跟踪目标模型的基础上,根据LMI设计扰动观测器对控制器进行多余力的补偿,利用李雅普诺夫函数证明扰动观测器和控制器的收敛;在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,分析扰动观测器和RBF神经网络在不同工况下对系统相应量的精准估计,且误差均满足所设定的性能指标,同时与PID控制相比较,证明所提控制策略的控制性能更优。

基于固定时间扰动观测器的非奇异终端滑模控制器的研究

针对非奇异终端滑模控制过程中存在的外部扰动影响不可预测以及收敛速度慢等问题,通过对扰动观测器、非奇异终端滑模控制器进行优化,提出了基于固定时间扰动观测器的非奇异终端滑模控制策略。首先,基于Lyapunov稳定性和固定时间理论,通过改进扰动观测器中的非线性切换增益函数设计了固定时间扰动观测器,并引入时变函数使得误差在固定时间内完成收敛。其次,设计了具有递归结构的新型非奇异终端滑模面和控制律,并结合所设计的固定时间扰动观测器提出了非奇异终端滑模控制策略。通过与传统的基于观测器的非奇异终端滑模控制策略进行对比,验证了所提出控制策略的有效性。

扰动观测的机械手状态约束预测跟踪控制

为了解决机械手抓取不同质量重物及伸缩连杆干扰其跟踪运动问题,提出一种新颖的定常和时变增益相结合的机械手干扰观测器设计方法,并分析观测误差系统的稳定性,目的是获得机械手工作过程中的扰动并设计控制器进行补偿;同时,为了提高机械手运动状态的安全性,提出融入模型预测控制τ_(p)(t)的非线性鲁棒控制方法,通过同时约束机械手的运动位置跟踪误差和运动速度跟踪误差,获得系统安全的运动状态,进而保证机械手实现安全稳定的跟踪运动。通过仿真结果对比分析,表明文中提出扰动观测方法的有效性和抑制干扰实现机械手状态约束安全运动的优越性。

基于扰动观测器的水面无人船自适应模糊控制器设计

为了使水面无人船(USV)获得更好的跟踪性能,本文设计了基于扰动观测器和命令滤波器的自适应模糊控制器.对于该系统存在建模不确定性和外部环境的扰动,采用模糊逻辑系统(FLS)和一个新的扰动观测器对其进行逼近和补偿.在扰动观测器和控制器中加入了一个新的自适应参数,用来改善控制精度.基于此,本文设计了命令滤波反步控制方法,可以保证系统在所有状态下都是有界的,且跟踪误差在有限时间内小于规定的精度.仿真结果显示该方法有效,且可以满足给定的控制精度.

基于扰动观测器的四旋翼无人机自适应姿态控制方法

针对四旋翼无人机携带未知质量载荷对机体姿态控制带来的影响,提出了一种基于扰动观测器的自适应控制方法。该四旋翼无人机在携带未知质量载荷时的动力学模型,针对未知质量载荷对四旋翼无人机造成的干扰,设计了扰动观测器并基于此提出了一种自适应姿态控制器。使用Lyapunov方法证明了该控制器的稳定性。同时,在四旋翼无人机上携带一个未知质量的载荷,分别使用自适应控制器和反步控制器控制四旋翼无人机姿态来进行对比实验,验证控制器的有效性。

基于扰动观测器的终端滑模混沌系统控制

研究了一类基于扰动观测器的终端滑模混沌系统控制问题,利用扰动观测器估计了由系统中不确定项组成的混合扰动。通过构建终端滑模面保证了跟踪误差在有限时间内到达原点。运用Lyapunov函数证明了所设计控制方法能够实现误差系统稳定的结论,通过数值仿真证明了方法的有效性。

工业机器人扰动观测器设计及在线补偿鲁棒控制

响应目前工业市场的需求,提高工作效率,设计了一种工业机器人扰动观测器及在线补偿鲁棒控制方法。根据上述模型建立了二阶扰动器与鲁棒调节器,通过COMAU扰动追踪的方式来提升定位精度。研究结果表明,DOBC在线补偿方法通过高效识别扰动特征,使得机器人获得更强鲁棒性,从而实现位置的精确追踪,显著提高了轨迹追踪难度。分析追踪误差模值,采用基于扰动观测器实现的鲁棒控制算法能够获得更高绝对定位精度。

基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法研究

传统的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法主要依赖前馈控制环路,虽然逆变器电流局部控制效果更佳,但很难满足前馈控制的需求。为此,设计了一种基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法。该方法通过提取逆变器负载扰动电流的前馈特征,引入扰动电流作为前馈信号,将前馈点作为输出电压,得到了逆变器负载电流的动态变化规律。同时,基于扰动观测器控制电压源型逆变器的电流偏差量,将负载电流作为外部扰动信号来抑制非线性负载的干扰,以满足对负载电流的前馈控制需求。通过仿真实验验证了该方法具有较好的前馈控制效果。

引入扰动观测器的比例导引律设计

针对空空导弹拦截机动目标末制导律设计问题,基于弹道坐标系下空间拦截数学模型,给出了纯比例导引律和添加前置角信息的修正比例导引律。推导了状态方程下的三维制导模型,考虑目标加速度不能直接被获取的情况,基于该模型引入扰动观测器估计目标加速度,将目标加速度估计项增加到修正比例导引律中,设计出了引入扰动观测器的比例导引律,仿真验证了其有效性和先进性。

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。

基于扰动观测器的电动汽车永磁同步电机预设性能控制

针对由永磁同步电机驱动的电动汽车在外部负载转矩扰动下的精确速度跟踪控制问题,文章提出了一种基于扰动观测器的预设性能反推控制方法。其首先基于反推法设计控制器并引入二阶滑模微分器逼近虚拟控制律的导数,解决了传统反推控制中的“微分爆炸”问题;其次,为降低电动汽车在行驶过程中出现的电机负载扰动的影响,提出了一种新型的扰动观测器,以此提高系统的抗干扰性能;此外,为了达到预设的高瞬态和稳态转速跟踪性能,引入了预设性能控制,以保证跟踪误差在规定的边界内;最后,利用李雅普诺夫函数证明了系统的稳定性。仿真结果表明,相比传统的PI控制,在所设计控制器作用下的电机转速跟踪精度提升了5倍以上,具有更好的转速跟踪性能和抗干扰能力。