BLDCM的积分自适应全局滑模控制

在无刷直流电机精度优化控制问题的研究中,由于无刷直流电机是一种多变量,非线性的控制系统,传统的PID控制策略很难达到高精度控制。提出了一种新型的积分自适应全局滑模控制器,解决了传统的滑模变结构控制存在的鲁棒性只有到达滑动模态时才能体现的缺点,同时减小了当状态轨迹到达滑模面后在滑模面的两侧做穿越运动而产生的抖振。积分项的加入减小了调速系统中明显的速度静差。自适应控制思想的加入解决了干扰上界难以确定的问题,进一步削弱了系统的抖振。通过仿真结果表明,改进控制策略应用到无刷直流电机上,使系统具有响应速度快、超调小、鲁棒性强等优点。

倾斜转弯高超声速飞行器滚动通道的自适应全局积分滑模控制

针对倾斜转弯高超声速飞行器滚动通道控制中初始误差大、系统参数不确定和干扰严重的问题,设计了一种自适应全局积分滑模控制方法。该方法在滑模控制参数中引入了自适应调节律来逼近系统参数摄动和干扰的上界,保证了整个控制过程中的滑模可达性,在此基础上,设计了一种基于全局积分滑模面的自适应滑模控制器,消除了稳态误差,同时大大削弱了系统参数不确定和干扰对系统的动态影响,并使系统在初始阶段就处于滑模态,解决了大的初始误差引起的超调问题。理论分析和仿真结果验证了本文所提方法的有效性。

基于RLS算法的并联型APF全局积分滑模变结构控制

针对并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)谐波检测环节的延时和谐波电流跟踪环节的鲁棒性差、跟踪精度不高的问题,建立了系统解耦后的数学模型,提出了基于递归最小二乘(recursive least squares,RLS)算法的并联型APF全局积分滑模变结构控制策略。谐波检测环节采用改进的瞬时无功功率理论的id-iq法,用RLS自适应滤波器替换传统的Butterworth低通滤波器,解决了传统的Butterworth低通滤波器因延时而导致的一个基波周期(20 ms)内检测盲区问题。谐波电流跟踪环节采用全局积分滑模变结构控制方法,引入了全局积分滑模面,运用Lyapunov稳定性理论导出的控制律兼顾了全局滑模的快速性和积分滑模的准确性。在解决了谐波检测环节延时的情况下,将全局积分滑模控制策略与传统的PI控制和滞环控制对比,仿真实验结果表明:全局积分滑模控制对指令电流具有更高的跟踪精度,且具有更低的电网侧电流总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)。

一类欠驱动系统的全局改进积分模糊滑模控制

为使一类欠驱动系统在系统不确定性和外界干扰下具有良好的鲁棒性和动态特性,文章设计了一种全局改进积分模糊滑模控制方法。首先设计一类改进积分滑模控制器,其通过调整因子的作用在边界层外对积分项进行削弱,柔化了控制输入,在减小稳态误差的同时也抑制积分饱和现象;在此基础上,设计一种基于全局积分滑模面方式,使系统在初始阶段就处于滑模态,实现系统滑模面全程鲁棒性;针对调整因子初值选取问题,设计一个模糊接口系统降低调整因子试取的复杂性;最后分析了该方法的稳态特性。理论分析和仿真结果证明了该方法的有效性。

基于双滑模控制器的开关磁阻电机调速策略

针对开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)传统滑模控制方法响应速度慢、抖振大且鲁棒性差的问题,该文提出一种基于双滑模控制器的开关磁阻电机调速策略。首先,设计全局积分滑模速度控制器(global integral sliding model speed controller,GISMSC),消除系统到达滑模面的过程,提高响应速度和鲁棒性,并通过改进趋近律来减小滑模抖振;其次,设计扰动滑模观测器(disturbance sliding mode observer,DSMO),对负载和未知扰动进行观测,并前馈补偿至全局积分滑模速度控制器中,进而复合构成双滑模速度控制器,并将其作为速度外环与模型预测控制(model predictive control,MPC)相结合,减小转矩脉动的同时提升其调速性能;最后,仿真和实验考虑到转速和负载突变以及电机参数失配等情况,结果表明,所提方法不仅提高了系统调速性能,减小了转矩脉动,而且克服了电机内部参数变化和外部扰动的影响,使系统具备更强鲁棒性。

机动目标拦截含攻击角约束的新型滑模制导律

针对导弹带有攻击角约束的机动目标拦截问题,结合积分滑模和全局滑模控制方法的优点,设计了一种全新的导弹滑模制导律(SMGL)。在纵向平面内建立考虑攻击角约束的弹目相对运动方程。采用一种新的非线性饱和函数来构造积分滑模面中的积分项,提出了一种新型的非线性全局积分滑模控制方法,解决了传统积分滑模控制中系统暂态性能恶化的问题,降低了系统的稳态误差,保证导弹在有限时间内以更理想的攻击角命中目标,同时使导弹在整个拦截过程中具有很强的鲁棒性。采用动态面控制方法设计了考虑攻击角约束和自动驾驶仪动态特性的导弹全局非线性积分SMGL,基于Lyapunov稳定性准则证明了闭环系统所有状态最终一致有界。与传统线性积分SMGL和偏置比例导引律进行仿真对比,仿真结果验证了全局非线性积分SMGL的有效性和优越性。

基于反馈线性化的导弹姿态滑模控制律设计

针对地空导弹在大攻角飞行过程中初始误差大、模型参数不确定性和干扰问题进行分析,设计了一种基于反馈线性化的全局积分滑模变结构控制方法。该方法利用反馈线性化方法,通过精确的变换和反馈对系统模型进行线性化处理;在此基础上,设计了一种基于指数型全局积分滑模面的变结构控制律。仿真结果表明,所设计的控制方法有效削弱了系统参数不确定性和外部干扰对系统性能的影响,实现了对指令信号的跟踪,具有较强的鲁棒性。

电动汽车车载电源LLC谐振变换器滑模控制

为了增强电动汽车车载电源对负载扰动的鲁棒性,有效抑制系统输出电压的过冲,将一种改进的滑模控制策略应用于电动汽车车载电源控制系统中。为减少系统开关损耗,提高系统效率,车载电源采用LLC谐振变换器拓扑结构。利用扩展描述函数法建立LLC谐振变换器的非线性模型,并在此基础上设计滑模控制方法。选取全局积分滑模面,通过动态的非线性滑模面,设计了整个运动过程中的滑动模态运动,显著地改善了对负载扰动的动态响应。通过仿真和实验证明了所提出的滑模控制策略有效解决了传统PI控制器在负载扰动较大情况下输出电压过冲过大的问题,提高了电动汽车车载电源控制系统动态品质。

基于双层交叉耦合的直驱H型平台滑模轮廓控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)驱动的H型平台存在的参数变化、外部扰动、摩擦力等不确定性因素及轴间耦合问题,提出一种全局积分滑模控制(GISMC)与变增益双层交叉耦合控制(VGDCCC)相结合的轮廓控制策略。首先,建立H型平台系统动态方程和基于密切圆的轮廓误差模型。然后,设计基于全局积分滑模的单轴位置跟踪控制器来减小跟踪误差。最后,设计基于变增益双层交叉耦合的轮廓误差补偿器来减小系统的轮廓误差。仿真结果表明,所提出的控制方法能提高系统的轮廓精度。

基于新型控制器和模糊观测器的PMSM无传感器控制

针对永磁同步电机传统滑模控制系统响应效果不佳等问题,提出了一种双滑模控制系统。首先,速度环设计自适应变指数趋近律滑模控制器取代PI控制,提高系统响应速度,削弱抖振;其次,引入全局积分滑模面和模糊控制算法到二阶滑模观测器中,滑模面中全局因子的引入可以有效防止积分饱和造成的超调和响应滞后等问题;模糊控制算法实现多参数自适应调整,提高系统的动态响应;最后,采用锁相环提取出转子位置和转速。仿真结果表明,对比传统滑模控制系统,双滑模控制系统在电机空载和受负载扰动时,系统抗干扰能力及鲁棒性较强,可以有效削弱滑模抖振,提高系统控制品质。

超低空空投牵引伞失效下的全局积分滑模控制

针对超低空空投过程中发生的牵引伞失效故障情况下,影响载机飞行安全及空投任务的完成等问题,提出了二级迭代全局积分滑模飞行控制方法。首先分析了在牵引伞失效故障下载机的开环特性;然后在对模型进行反馈线性化处理的基础上,采用二级迭代全局积分滑模控制设计系统内环速度与俯仰姿态跟踪控制器,结合外环PID高度控制保持器完成整个飞控系统的设计,改善了系统的动态性能;最后通过仿真验证了控制器的优良性能,表明其应对故障状态具有很强的强鲁棒性。

可逆冷带轧机速度张力多变量耦合系统的建模及分散控制

针对具有多变量、非线性、强耦合和不确定性的可逆冷带轧机速度张力系统,提出了一种基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的全局积分滑模自适应反步分散控制方法.首先,采用机理建模方法,建立了相对完备的可逆冷带轧机速度张力多变量耦合系统的数学模型.其次,将各子系统的耦合项和不确定项看成外扰,通过构造的ESO对其进行动态观测,并分别引入所设计的全局积分滑模自适应反步控制器中进行补偿,速度张力系统实现了有效的动态解耦和协调控制.理论分析表明,所提出的控制方法能够保证滑模面的渐近稳定和闭环系统的渐近跟踪性能.最后,基于某1422mm可逆冷带轧机速度张力系统的实际数据进行仿真,结果验证了所提方法的有效性.

倾斜转弯高超声速飞行器滑模变结构解耦控制

针对在倾斜转弯时高超声速飞行器自动驾驶仪设计中系统参数不确定和干扰严重、各通道之间存在强烈耦合的问题,提出了一种全局积分滑模变结构解耦控制方法。该方法基于滑动模态对匹配的参数不确定和外界干扰的不变性原理,采用了一种全局积分型的滑模面,使系统在初始阶段就处于滑模态,同时通过滑模函数反馈削弱参数摄动及干扰产生的滑模误差,实现了各输出之间的全程解耦和鲁棒稳定。仿真结果证实了所提方法具有良好的跟踪性能和鲁棒性,能满足高超声速飞行器倾斜转弯协调控制的要求。