多虚拟同步机系统的自适应滑模变结构控制方法

虚拟同步机是一种可以改善分布式能源并网兼容性的技术手段。目前有关虚拟同步机滑模控制的研究大多数仅针对于单机系统。由于单机系统无需考虑多机系统中出现的虚拟惯量等参数之间的耦合影响,这导致现有的滑模变结构控制策略不适用于多虚拟同步机系统,当功率波动时系统频率有可能产生振荡。针对上述问题,提出了多虚拟同步机虚拟惯量的整定判据,并基于整定判据提出多虚拟同步机系统的自适应滑模变结构控制策略,可以使系统中各台机组在扰动状态下输出稳定频率。通过自适应滑模变结构控制策略使得多虚拟同步机组在功率波动时输出稳定的频率,从而避免系统频率失稳。最后,通过搭建PSCAD仿真模型验证了理论分析的正确性及有效性,所提控制方法可提高多虚拟同步机系统的稳定性与鲁棒性。

基于滑模变结构控制的带材纠偏电液伺服系统仿真研究

为满足带材纠偏电液伺服控制系统对纠偏精度、稳定性和准确性的要求,提出一种通过滑模变结构控制的电液伺服系统。该系统采用滑模变结构控制方法将带材稳定于指定位置,并运用指数趋近率消除抖振带来的影响。研究以文中提出的带材纠偏电液伺服系统为对象,通过AMESim和MATLAB联合仿真的方式,对比了滑模变结构控制与PID控制的效果。研究结果表明:基于滑模变结构的控制方法相比于传统的PID有更好的动态响应特性,最后得出的跟随曲线抖振更小,跟随误差更小,更能满足纠偏系统的控制要求,该控制方法可为需要高精准性、高稳定性的电液伺服系统设计提供理论支持和参考。

音圈直线电机滑模变结构控制方法

为了消除音圈直线电机的非线性摩擦特性对系统定位精度的影响,利用机理建模方法建立线性模型描述音圈直线电机系统的幅频及相频特性并采用最小二乘法辨识模型参数。此外,采用摩擦力测试和牛顿第二定律得到系统的等效非线性项参数,利用辨识得到的线性模型与等效非线性项参数,设计了一种含有等效非线性控制项的滑模变结构控制器。实验结果表明,提出的控制方法能够改善音圈直线电机的定位精度,并提升了系统的动态性能。

基于AMESim-Simulink的电液位置伺服系统的滑模变结构控制

以电液位置伺服系统为研究对象,采用联合仿真方式对其进行了滑模变结构控制的研究。首先搭建电液位置伺服系统的AMESim模型,通过系统辨识得到系统的数学模型,并将此数学模型转变为状态空间方程,在Simulink中对其进行了滑模控制律的设计及仿真分析。结果表明:滑模控制对输入信号具有响应速度快、跟踪精度高等良好的控制特性。

变速运行下的农用驱动电机滑模变结构控制技术

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有结构简单、效率高、污染低等优势,在农用驱动电机中占有较高市场份额。但是,PMSM系统耦合性强,存在较多变量,控制涉及参数较多,容易受到外界干扰,转动机构会产生振动等问题,影响控制效果。本文所提方法首先获取控制器的动力学表达式;根据抖动产生的原因引入了抗饱和策略,设计转速控制器,使用前馈补偿策略设置扰动观测器,实现滑模变结构的抗扰动控制。

永磁直线同步电机的互补滑模变结构控制

针对永磁直线同步电动机伺服系统易受参数变化、外部扰动、非线性摩擦及固有的端部效应等不确定性因素影响,提出了一种互补滑模变结构控制方法。建立了含有不确定性的直线伺服电机运动系统的动态模型,采用广义滑模面和互补滑模面相结合的方法设计了互补滑模变结构控制器,从理论上分析证明了此控制器可以保证系统跟踪误差的收敛性,抑制不确定性因素,提高系统瞬态响应速度,进而有效地减小了跟踪误差。同时选择饱和函数作为切换函数,降低了滑模控制(sliding mode control,SMC)的抖振现象。最后,通过系统实验表明了所提出的控制方法是有效可行的,与传统SMC相比,基于互补滑模控制(complementary sliding mode control,CSMC)的系统具有快速准确的跟踪性能和鲁棒性能,明显地减小了系统的跟踪误差。

Boost变换器精确反馈线性化滑模变结构控制

利用非线性系统的微分几何理论,在Boost变换器仿射非线性模型基础上,推导出对应的非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式,得到Boost变换器状态反馈精确线性化模型。在此线性化模型基础上,选取线性切换函数和指数趋近律,设计滑模变结构控制器。研究对比表明,所提出的精确反馈线性化滑模变结构控制策略具有良好的动态响应调节和稳态误差调节特性,同时克服了现有精确反馈线性化控制策略固有的对精确数学模型依赖性的缺点,表现出更强的鲁棒性,从而具有一般性理论和实际意义。

三相四线制电力有源滤波器的滑模变结构控制

设计了一种基于滑模变结构控制的三相四线制有源滤波器装置,介绍了该装置的原理及滑模变结构控制方法,并对滑动模态的存在性、可达性和稳定性进行了分析;指出滑模控制的本质是一种等速趋近律,并对其优缺点进行了分析,仿真结果表明该控制方法具有良好的谐波抑制性能,且易于实现。

基于扩张状态观测器的永磁无刷直流电机滑模变结构控制

根据无刷直流电机的数学模型和滑模变结构控制的特点,把换相引起的相电流变化当作外界对电机的干扰,建立了一个模型。根据此模型,构造了滑模变结构控制器,运用其对各种扰动不敏感的特性来抑制各种干扰对电机的影响。扩张状态观测器是一种性能良好的观测器,它不仅能得到不确定对象的状态,还能获得对象模型中内扰和外扰的实时控制量。电机的负载转矩用扩张状态观测器来准确估计,所以把它当作一个已知扰动来控制,这样提高了系统的控制精度。MATLAB仿真表明,与经典PID控制器相比,用滑模变结构控制器控制无刷直流电机,超调量小,速度响应快,且速度响应受电机参数变化影响小,各种外界干扰也得到了很好的抑制。用TMS320LF2407ADSP来搭建硬件电路,证明本控制器在实时控制中取得了很好的实验性能。

汽车ABS滑模变结构控制方法的研究

"边界层"法被认为是一种常用的有效的汽车ABS滑模变结构控制方法。"边界层"法虽然可以削弱系统的抖振,但是它同时也消除了滑模变结构控制的鲁棒性的优点,针对这一缺点提出了采用改进的指数趋近率的滑模变结构控制方法,该方法具有抖振小及良好的鲁棒性的优点。对采用该指数趋近率的汽车ABS滑模变结构控制系统进行了仿真研究。仿真结果表明,该方法在汽车ABS的控制中是有效的。

不平衡电网电压下基于滑模变结构控制的双馈风电系统网侧变流器控制策略

在两相静止坐标系(αβ)下,提出了一种基于滑模变结构的双馈风电系统网侧变流器控制策略,该控制策略采用双环结构,内环为功率环,采用基于滑模变结构的直接功率控制方法,控制结构简单,动态性能良好;外环采用滑模变结构控制来稳定直流电压,动态响应快、鲁棒性强;通过分析不平衡电网电压下网侧变流器的数学模型,证明了本控制策略无需改变系统控制结构,仅需改变功率给定量即可实现网侧变换器不平衡电网电压下的各种控制目标。仿真和实验均表明基于滑模变结构的双环控制策略可在电网电压不平衡条件下实现双馈风电系统网侧变流器的有效控制,并可兼顾系统的稳态和动态性能指标。

不平衡电网电压下基于滑模变结构控制的双馈风电系统转子侧变流器控制策略

在两相静止坐标系下,建立了基于功率控制的双馈电机统一的数学模型,该模型在平衡和不平衡电网电压条件下均适用。采用基于滑模变结构的直接功率控制方法实现了对双馈风电系统转子侧变流器的控制,该方法控制结构简单,动态响应快,鲁棒性强。在不平衡电网电压条件下,提出了一种新型的功率优化补偿控制策略。该控制策略可直接对转子侧变换器的功率给定进行补偿,无需对定、转子电流进行正、负序分解,简化了系统控制结构;更重要的是其能有效降低定子电流扰动对功率补偿量的影响,系统鲁棒性得到明显提高。仿真和实验结果均证明了该控制策略的正确性和有效性。

全滑模变结构控制系统

提出了一类具有全程滑动模态的变结构控制系统,使系统在响应的全过程都具有鲁棒性,克服了传统的变结构控制中到达模态不具有鲁棒性的缺点,提供了非线性系统切换函数设计的一种有效方法。文中给出了详细设计步骤,并对倒立摆模型设计了全滑模控制器,仿真结果验证了其有效性。

基于滑模变结构控制的液压伺服系统超低速轨迹跟踪

为了实现液压伺服系统大摩擦力矩下的超低速轨迹精确跟踪,分析了系统中存在的非线性摩擦特性及摩擦模型.针对中空液压电机液压伺服系统,设计了基于趋近率的滑模变结构控制器,进行了阀控中空液压电机伺服系统实验研究.结果表明:滑模变结构控制方案较PD控制策略具有更好的动、静态特性以及对参数变化和外界干扰的鲁棒性,实现超低速下的大摩擦力矩补偿.

有源电力滤波器精确反馈线性化准滑模变结构控制

提出一种基于精确反馈线性化的有源电力滤波器(active power filter,APF)准滑模变结构复合控制策略,解决了传统有源电力滤波器滑模控制器设计结构复杂及抖振问题。根据三相有源电力滤波器在d-q坐标系下的仿射非线性模型,推导相应的坐标变换矩阵与状态反馈表达式,得到系统精确反馈线性化模型。针对此线性系统设计积分滑模函数,并证明等效控制的存在性与滑模控制的可达性。最终实现了准滑模变结构控制器设计,并给出参数选取范围。仿真与实验结果证明,该复合控制方法结合了精确反馈线性化控制与滑模控制的优点,具有较优的动态控制响应与稳态控制性能。

防抱制动系统基于最佳滑移率的滑模变结构控制方法

建立了防抱制动系统的非线性、时变数学模型,实现了滑模变结构控制方法在防抱制动系统中的应用,提出了两种由递推最小二乘算法来计算最佳滑移率的估计方法:一种基于附着系数—滑移率曲线的数学模型,一种基于该曲线的形状。仿真结果表明了基于最佳滑移率的滑模变结构控制方案在车辆防抱制动系统中的可行性和有效性。

基于多滑模变结构控制的三相PWM整流器非线性控制

针对三相PWM整流器的非线性特点,并进一步改善系统的起动响应、稳态特性及动态特性,提出一种输入、输出反馈线性化控制与滑模变结构控制相结合的多滑模变结构控制策略。电压外环采用基于指数趋近律的滑模变结构控制策略,确保输出电压稳定并给电流内环提供参考指令电流。在建立三相PWM整流器两输入、两输出仿射非线性模型的基础上,对电流内环进行线性化处理,并利用滑模变结构控制理论设计了电流内环控制器。为了验证系统的可行性,在Matlab/Simulink环境中建立仿真模型,并搭建了15k W的实验样机。仿真与实验结果验证了控制方案的正确性,利用所提控制方案设计的整流器具有系统动态特性好、鲁棒性强和抗干扰能力强等优点,同时也克服了输入、输出反馈线性化需要精确数学模型的缺点。

矩阵变换器-永磁同步电机驱动系统滑模变结构控制

为了抑制电网电压不平衡的影响,在矩阵变换器-永磁同步电机(MC-PMSM)驱动系统电流控制器设计中引入滑模变结构控制(SMC)策略,取代传统的比例-积分(PI)控制器。分析了电网电压不平衡对矩阵变换器(MC)输出电压的影响,并针对这种扰动和电机参数摄动,建立了永磁同步电机的解耦数学模型(扰动模型);在此基础上,选取积分滑模面和指数趋近律,设计滑模变结构电流控制器。实验结果表明,本文提出的滑模变结构控制策略有效地抑制了电网电压扰动情况下电机电流的波动,效果优于传统控制策略,且控制器参数调节简单,易于实现,具有较强的全局鲁棒性。

轧机液压伺服位置系统多模型切换滑模变结构控制

针对轧机液压伺服系统随工况变化而引起的弹性负载刚度系数发生跳变的问题,建立了轧机液压伺服位置系统在不同工况下的非线性多模型集。通过选择系统共同的稳定滑模面,设计了各子模型对应的自适应滑模变结构控制器,并应用Lyapunov稳定性理论证明了整个系统可从任意初始状态趋向于系统的共同滑模面,进而保证了整个变结构切换控制系统的渐近稳定性。为有效削弱系统参数跳变的不良影响,采用模型最佳匹配性能指标作为各子模型切换控制的依据,实现了各子模型控制器之间的切换。仿真研究结果表明:所设计的多模型切换自适应滑模变结构控制器能够保证轧机液压伺服系统具有良好的动静态性能,对系统参数跳变具有良好的鲁棒性。

基于滑模变结构控制的水轮机调节系统

针对传统PID控制策略随水轮机工况切换、参数时变适应性差的问题,将滑模变结构控制引入到水轮机调节系统中;考虑到传统水轮机调节系统状态空间模型忽略了机组转速给定项无法仿真机组空载扰动且线性最优控制下机组转速存在稳态误差的问题,推导出一种三控制输入的水轮机调节系统状态方程,揭示了状态方程稳态误差产生机制,提出了消除状态方程稳态误差的方法,在此基础上设计了水轮机调节系统的滑模变结构控制器。仿真试验表明,改进的三控制输入水轮机调节系统状态空间方程是一种有效的水轮机调节系统模型;滑模变结构控制器性能优于PID控制器,对水轮机调节系统的物理参数摄动、运行工况变化、各种幅度扰动具有更好的鲁棒性、适应性。