永磁同步电机改进积分型时变滑模控制

为了提高永磁同步电机的控制性能,改善对于电机的控制方法,针对永磁同步电机的积分滑模控制进行研究,首先,提出积分滑模控制在运行中遭遇未知干扰后易产生转速超调的问题。然后,通过定义自调节的积分初值来消除运行过程中因积分累积所产生的超调,改善转速超调问题。其次,为了提高滑模控制在电机整个运动的全局阶段的收敛性,提出基于预测在线寻优的时变滑模控制,通过预测控制变量来选出当前时刻的最优滑模面,使得状态变量可以更快收敛到滑模面,进一步降低转速误差,提高系统的控制精度与控制速度。最后,建立扩张状态观测器来观测系统的未知干扰,对控制器进行补偿,提高整个控制系统的鲁棒性,并且通过仿真和实验验证了所提出方法的有效性。

基于DOB和反演时变滑模的PMSM位置跟踪

针对传统反演滑模位置伺服系统中位置跟踪误差较大,以及采用固定滑模面时系统动态响应速度和抖振抑制之间的矛盾,设计了一种基于扰动观测器和反演时变滑模的复合控制策略。首先在传统指数趋近律中引入状态变量并设计自适应律,提出一种新型趋近律,来提升系统的响应性能。为进一步提升系统在各个阶段的收敛速度,利用预测控制中遍历寻优思想,设计一种在线寻优的时变滑模面,并进行稳定性证明。最后设计非线性负载干扰观测器,对系统进行干扰估计与补偿。实验数据表明,本文所提复合控制策略与传统反演滑模控制相比,其稳态误差仅占传统方法的9/17,动态响应速度提升了30 ms,抗扰性能明显优越。

充液挠性航天器时变滑模控制及振动抑制

针对存在外界未知干扰、参数不确定问题的刚-液-柔多体耦合航天器姿态控制进行了研究.将液体燃料的晃动等效为球摆模型,挠性附件假设为欧拉-伯努利梁,建立了多体耦合航天器动力学方程.首先,设计了积分滑模干扰观测器,使其能够在有限的时间范围内对控制系统的集总扰动实现准确估计;其次,以此干扰观测器为基础,设计了一种时变滑模控制方法,该控制运用双曲正切函数;最后,结合光滑整形技术,设计出零振动指令光滑器,从而抑制液体晃动和挠性附件振动.数值仿真结果表明:本文所设计的控制方案具有可行性和有效性,多模态充液挠性航天器在姿态机动过程中所引起的残余振动可以得到有效抑制.

基于模糊时变滑模的永磁同步电机调速系统设计

针对永磁同步电机突然加入负载时存在的转速波动和不稳定问题,提出一种基于积分时变滑模面和新型模糊增益趋近律的滑模调速方法。采用积分时变滑模面,在传统积分滑模面中加入一个时变项,借此提升系统的响应速度。改进传统的指数趋近律,加入非线性函数来削弱系统的抖振,同时根据不同的系统状态用模糊算法整定趋近律增益参数,着重于提升趋近速度和系统抗扰动能力。最后,使用李雅普诺夫稳定性判据证明了该控制系统的稳定性。在MATLAB/Simulink环境下将此控制策略与传统滑模控制策略进行对比,仿真结果表明:采用此控制方法的系统响应速度更快、抑制系统扰动和抖振的能力更强,具备更好的综合性能。

未知扰动下双起升桥吊时变滑模同步控制

为实现双起升桥吊系统在未知扰动下的同步控制,提出了一种基于变增益扩张状态观测器的时变滑模控制方案。首先,基于耦合误差设计了一种新的时变滑模面,可有效消除趋近阶段,确保初始状态系统的全局鲁棒性;其次,改进的超螺旋算法有效抑制控制器中的抖振现象;然后,变增益扩张状态观测器的设计是为了估计补偿系统中存在的非匹配干扰,有效增强了控制器的鲁棒性;此外,李雅普诺夫理论用于证明受控系统的稳定性。最后,通过仿真验证了所设计的控制器可以有效实现双起升桥吊系统的同步控制。

基于积分时变滑模控制的永磁同步电机调速系统

针对永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统,设计了一种积分时变滑模变结构的速度环控制器,解决了传统PID控制器鲁棒性差、系统抗扰能力弱和动态响应性能不佳的问题。在滑模面的设计中引入误差信号的积分项,避免控制量中对加速度信号的要求,增强系统的抗干扰能力;同时引入时变项,在保证系统全局稳定的前提下提高了滑模面的收敛速度。在基于DSP的PMSM实验平台上进行实验,结果表明,所提出的积分时变滑模控制方法能够实现精确的速度控制,与传统的PID控制方法相比,能够更好、更快地跟踪给定速度信号。

开关变换器的时变滑模控制方法研究

提出DC/DC开关变换器时变滑模控制的统一综合方法 ,并以Buck型变换器为例 ,对其闭环特性进行了分析 ,给出其在滑模面上的等效控制与运动方程。

压电陶瓷执行器多模时变滑模逆补偿控制

针对压电陶瓷执行器的迟滞问题,设计多模时变滑模逆补偿控制器对压电陶瓷执行器进行控制。首先,利用Preisach逆模型对迟滞进行串级补偿。然后,针对补偿后的压电陶瓷执行器,设计滑模变结构控制。为了消除滑模控制的到达过程,采用带指数项的滑模面。为了消除系统的静态误差,同时也减小超调,设计一个普通时变滑模面和一个带积分项的时变滑模面,采用多模控制的思想对所设计的两个滑模控制进行切换。并且通过模糊控制方法确定两个滑模控制器的切换时刻。另外,用滑模面代替切换函数有效地消除了抖振。实验结果表明,所采用的多模时变滑模逆补偿控制,消除了滑模控制的达到阶段和抖振,两个滑模控制平滑切换,克服了压电陶瓷执行器的迟滞非线性,提高了控制精确度,跟踪的平均绝对误差为0.0135μm。

基于自适应扰动补偿的多电机时变滑模控制

针对多电机同步协调控制中存在的不确定性扰动问题,提出了一种将时变滑模控制和自适应补偿相结合的多电机同步协调控制的新方法。该方法利用时变滑模技术实现了控制器在滑模趋近阶段的鲁棒性控制,另外,采用自适应补偿的方法抑制了多电机系统存在的不确定扰动,并有效地减小了切换函数的增益值,同时,在切换函数设计中采用了指数趋近技术,显著地降低了滑膜控制器的抖振现象。然后,利用李雅普诺夫函数证明了该控制器全局稳定性和收敛性。最后,仿真结果表明该方法能够实现对多电机的同步协调控制,并在不确定性扰动存在的情况下保证较好的稳态特性和动态特性,满足较高的同步要求。

基于扰动观测器的指数时变滑模再入姿态控制

针对再入飞行器姿态控制问题,设计了一种全局鲁棒的基于扰动观测器的指数时变滑模姿态控制器,使得在存在匹配模型参数不确定性和外部扰动情况下仍能够实现精确的姿态控制。首先对飞行器模型进行反馈线性化解耦,将俯仰、滚转、偏航通道分解为3个独立的二阶系统。然后以俯仰通道为例,设计指数时变滑模控制器,使得系统具有全局鲁棒性。进一步,为了减小采用饱和函数消除滑模控制抖振而带来的系统跟踪误差,引入扰动观测器,设计了一种基于扰动观测器的指数时变滑模控制系统。最后,以某飞行器为例建立六自由度仿真模型,在考虑大气密度、转动惯量偏差以及外部高频扰动的情况下,验证了加入扰动观测器后对系统性能的提高。

二阶不确定离散系统的时变滑模面变结构控制

针对一类二阶不确定离散系统 ,利用离散变结构控制系统所具有的滑动模态区 ,提出了一种具有强鲁棒性的时变滑模面离散变结构控制方法 .通过旋转和平移初始滑模面得到了一个时变的滑模面 ,并证明了在此滑模面条件下滑动模态的存在性 .给出了滑模面旋转和平移的具体过程 ,同时由于滑动模态区的宽度固定 ,可定量地确定出滑模面在各个采样时刻的变化量 .该控制方法使得闭环系统在任意的系统初始状态都处于滑动模态区内 ,然后通过结合旋转和平移滑模面的方法 ,使随后任何时刻的系统状态都处于滑动模态区内 .消除了传统变结构控制方法具有的趋近模态运动 ,提高了系统的鲁棒性能 .最后给出了一个数值仿真算例 。

基于扰动观测器的巡航飞行器指数时变滑模控制

针对巡航飞行器非线性模型具有快时变、强耦合和高度非线性的特点,在考虑飞行过程中可能存在的气动参数以及大气密度不确定性情况下,提出了一种高精确、强鲁棒控制方法。通过将扰动观测器与指数时变滑模控制方法结合,构造了一种基于扰动观测器的巡航飞行器指数时变滑模控制设计方法,并利用Lyapunov理论分析了采用该控制律后整个闭环系统的稳定性。该方法能够有效地减小采用边界层方法来处理滑模抖振问题时所引入跟踪稳态误差,提高系统控制精度。最后,通过仿真验证了所提出方法的有效性。

新型功率放大器时变滑模控制方案研究

该文针对一种新型双向Buck逆变器提出了基于时变滑模面的滑模控制策略。该逆变器采用了两组独立对称的双向Buck电路,结合滑模控制策略,实现高性能的交直流信号功率放大。该文给出了电路的工作原理,对时变滑模面方程进行数学建模分析,研究了线性时不变和时变滑模面的动态特性、滑模区域存在条件和稳定条件,并对产生正弦波信号的时变滑模控制系统进行了深入分析。滑模控制方案能有效克服系统参变量变化和外部扰动,充分发挥了快速响应和鲁棒性强的优点。功率放大器可以实现交流信号的准确跟踪和放大,输出频率范围可达1000赫兹。通过1千瓦的实验得出结果,证明了分析设计的正确性。

数控机床用磁悬浮系统非线性时变滑模变结构控制

为实现数控机床横梁磁悬浮系统悬浮气隙的精确控制,采用了非线性时变滑模变结构控制策略。首先,通过设计一种带有指数项的滑模面,使系统在任意初始状态下的状态变量都直接处于系统的滑模面上,实现对参数摄动和外部干扰的全局鲁棒性;然后,在此基础上设计了一种时变滑模控制器,并通过李亚普诺夫定理证明了该控制律的稳定性。仿真实验结果表明,非线性时变滑模变结构控制方法在保证系统全局稳定的前提下提高了滑模面的收敛速度,有效地削弱了抖振。

基于模糊时变滑模控制的PMSM转速控制

在永磁电机转速优化控制问题的研究中,为了解决电机运行中参数变化和不确定外部扰动,造成系统瞬态性能和稳定性降低以及扰动项上界难易估计等问题,采用了模糊时变滑模控制策略设计永磁同步电机矢量控制调速系统;在滑模面设计中引入积分项和时变指数项,消除到达阶段和提高了转速误差信号的收敛速度;同时采用模糊控制估计切换增益,快速准确调节转速达到稳态。仿真结果表明,所设计的模糊时变滑模控制器对不确定外加干扰和系统结构参数变化具有较强的鲁棒性,且响应速度快,稳态误差小。

双线性开关网络的时变滑模控制方法及其在硬开关变换器中的应用

通过在滑模面的设计中引入参数的变化，可得到双线性开关网络时变滑模控制的通用综合方法。对一大类双线性开关网络──硬开关变换器进行了设计及分析举例，并对Ｂｏｏｓｔ变换器的启动特性及瞬态响应特性作了具体仿真和结果分析。

具有非线性时变滑模面的变结构控制系统设计

以二阶系统为研究对象,提出一种具有非线性连续时变滑模面的变结构控制器设计方法。用该方法设计的变结构控制系统,系统的初始状态位于滑模面上,通过滑模面斜率的连续变化,能消除系统状态变量到达滑模面的过程,极大地提高对参数摄动和外部干扰的鲁棒性,应用Lyapunov法证明时变滑模面的存在,计算机仿真结果证明该方法的正确性。

时变滑模变结构与智能模糊结合的非线性系统控制

时变滑模变结构与智能模糊结合的非线性系统控制,先采用时变滑模变结构控制,通过设计动态滑模面,系统的任意初始状态一开始就处于系统的滑模面上,使系统对内部参数变化和外部干扰均具有全局鲁棒性。然后设计智能模糊控制器,使整个系统的鲁棒性在线调整,不仅增强了全局抗干扰能力,而且有效消除系统的抖振现象。

加工中心双悬浮系统支持向量机α阶逆解耦时变滑模控制

龙门数控加工中心移动机械横梁可采用双电磁悬浮系统共同悬浮来消除摩擦的影响,而这两个电磁悬浮系统存在着一定的耦合关系。当数控机床工作时,由于受力不平衡或者扰动等因素影响,这种耦合的存在会使两个电磁悬浮系统的悬浮气隙受到影响,并降低加工精度。分析得出了横梁发生绕质心旋转和上下平移时两个电磁悬浮系统的耦合定量关系,为了消除耦合的影响,采用支持向量机逼近双电磁悬浮系统的α阶逆系统,将所得到的α阶逆系统串联在原系统前构成伪线性复合系统,从而将原系统解耦成两个独立的SISO伪线性系统。针对解耦后的伪线性SISO系统设计了时变滑模变结构控制器,可使系统在任意初始状态下系统状态变量都能直接到达系统的滑模面上,消除了状态变量到达滑模面的过程,以最短的时间实现了滑模变结构控制,实现了对参数摄动和外部干扰的全局鲁棒性。仿真实验结果表明,该方案不需要被控对象精确的数学模型即可采用支持向量机逼近被控系统的α阶逆系统,可有效地对耦合的悬浮系统实现解耦。解耦后的SISO伪线性系统采用时变滑模变结构控制具有响应速度快和鲁棒性强等特点。

双馈风力发电系统空载并网积分时变滑模控制研究

为了提高双馈风力发电机系统并网性能,将基于定子磁场定向的矢量控制和积分时变滑模控制结合,设计了积分时变滑模控制器。并将时变指数函数引入滑模面,消除到达阶段,确保并网控制系统全局鲁棒性。仿真表明,所设计的积分时变滑模控制策略对电网电压波动和双馈风力发电机参数摄动具有较强的全局鲁棒性,且响应速度快,稳态误差小,保证了定子电压的稳定性,能有效实现空载并网。