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。

永磁同步电机改进无模型超螺旋滑模控制

针对永磁同步电机在复杂工况下控制性能下降问题,提出一种改进型无模型超螺旋非奇异快速终端滑模控制(IMFNFTSMC)算法。首先,建立复杂工况下的SPMSM数学模型;其次,提出新型超局部模型,与二阶超螺旋控制律(ST-)和非奇异快速终端滑模面(NFTSM)结合,设计转速环IMFNFTSM控制器,在减小滑模抖振的同时加快系统收敛速度;为加强控制精度,设计超螺旋扩展滑模扰动观测器(STESMDO)对系统扰动进行估计并前馈补偿;最后,通过仿真及RT-LAB实验对所提方法和PI以及传统无模型非奇异终端滑模控制算法(MFNFTSMC)进行对比,证明了所设计算法的有效性和优越性。

基于超螺旋二阶滑膜的汽车主动悬架控制方法研究

汽车悬架的控制效果直接影响汽车的稳定性和舒适性,针对一阶滑模控制在主动悬架控制中存在的抖振和控制精度问题,基于汽车二自由度1/4主动悬架模型,提出了一种基于超螺旋二阶滑模控制的汽车主动悬架控制方法。在控制器前端串联一个负加速度反馈回路来调节悬架性能,并使用扩展的超螺旋观测器实时补偿系统的未知内部动态。为了验证控制方法的可行性,通过仿真进行对比分析。仿真结果表明,相比于一阶滑膜控制,该方法解决了悬架未知非线性动态的多目标控制问题,能更有效地改善汽车稳定性和舒适性。

超高速飞行器自适应模糊超螺旋控制律设计

针对超高速飞行器多源扰动下高精强鲁棒控制需求,提出了一种自适应模糊超螺旋控制律。首先,给出控制导向的超高速飞行器姿态模型;其次,采用广义超螺旋算法设计控制器,实现滑模变量与跟踪误差的高精收敛;同时,引入高阶齐次观测器估计飞行器复杂扰动,并在控制律中做前馈补偿以提高算法鲁棒性。针对控制增益选取问题,基于模糊算法,通过融合专家经验,建立控制增益与滑模变量直接关联。相较传统自适应方法,该自适应律可实现控制增益快速调节整定,同时兼顾系统响应速度、鲁棒性与抖振抑制需求。最后,以考虑复杂多源干扰的超高速飞行器为对象进行仿真,结果证明了自适应模糊超螺旋控制律的有效性。

基于自适应超螺旋观测器的空间机械臂鲁棒故障诊断

针对空间机械臂系统执行器鲁棒故障诊断问题,提出一种基于改进的自适应超螺旋观测器故障诊断方法。为抑制复杂空间环境引起的外部干扰对故障诊断结果的影响,在经典超螺旋观测器的基础上引入观测器参数自适应调整算法,同时解决观测器参数过估计问题与噪声扩展问题。此外,引入小于1的分数幂和线性比例项来提高观测器的平滑性和快速性,进一步改善故障诊断效果。基于Moreno-Lyapunov函数算法分析了观测器的有限时间稳定性,证明了观测器的估计误差可以在有限时间内收敛至包含原点的邻域内,提出残差生成方法并设计了基于自适应阈值的故障诊断策略。最后,结合小行星采样空间三连杆机械臂算例,通过仿真验证了所提方法的有效性。

基于超螺旋滑模及前馈补偿的智能车侧向运动控制

智能车路径跟踪控制受到车辆参数摄动、场景多变等干扰,影响路径跟踪精确性,甚至引起控制系统不稳定.本文设计了考虑不确定性的二阶超螺旋滑模鲁棒控制算法,证明了控制系统的收敛性,并针对干扰问题设计了前馈补偿控制器以进一步提升控制系统的精确性.通过Carsim-Simulink联合仿真环境下的双移线、正弦路径跟踪控制,以及参数摄动情况下的路径跟踪控制,与传统一阶滑模控制对比,验证了所设计的超螺旋滑模控制器路径跟踪的精确性及鲁棒性.结果表明,面对智能车辆参数不确定、驾驶场景多变等情况,采用超螺旋滑模算法比传统滑模算法具有更好的鲁棒性和跟踪精度,超螺旋算法能有效地减弱传统滑模算法产生的方向盘抖振问题.最后,利用实车平台对进行了低速大曲率场景测试,验证所设计的超螺旋滑模算法控制器具有良好的路径跟踪精度.

时间约束三维超螺旋滑模制导控制一体化方法

针对飞行器时间约束制导问题,提出了一种新型三维制导控制一体化方法。为满足大前置角及大期望到达时间下时间约束制导的需要,提出了一种新型滑模面,并证明了滑模运动时前置角的渐近收敛特性。在该滑模面的基础上,基于超螺旋算法和反步法,提出了有限时间稳定的制导控制一体化控制律,保证李普希茨有界扰动下的鲁棒,且控制量连续,其有限时间收敛特性通过李雅普诺夫稳定性理论得到证明,其有效性通过数值仿真得到了验证。

Boost型PFC变换器的自适应超螺旋全局滑模控制

针对Boost型功率因数校正(PFC)变换器,提出一种自适应超螺旋全局滑模控制(ASTTSMC)方法。该方法可以保证PFC变换器在理想工作条件下具备良好的性能,并且在面对负载突变、电网电压波动和电感参数变化等系统不确定性情况下时仍然能够保持全局鲁棒性。在控制律的设计中,采用全局滑模控制作为基准模型,从而确保系统在整个响应过程都具有鲁棒性;同时,切换项采用自适应超螺旋算法,考虑系统不确定项,通过自适应超螺旋算法中的切换增益参数来改善系统潜在的“抖振”现象;此外,基于李雅普诺夫稳定定理证明了所设计控制系统的稳定性。实验结果表明,在理想工作条件下和系统存在不确定性的情况下,该方法都能够有效改善网测电流的质量和提高变换器的功率因数,验证了该方法的有效性和所设计控制器的鲁棒性。

无人船自适应超螺旋轨迹跟踪滑模控制

针对无人船受到风浪等不确定性干扰时易出现轨迹跟踪误差大、自适应增益范围小、滑模控制方法的抖振等问题,提出了一种新型自适应超螺旋滑模控制算法。根据无人船结构建立数学模型,引入轨迹参考点将数学模型转换为二阶系统微分方程;设计自适应超螺旋滑模控制器;构造Lyapunov函数,推导满足系统闭环稳定性的自适应增益。在考虑风阻、浪阻的情况下,将本文方法分别与超螺旋滑模控制和传统自适应超螺旋滑模控制这两种方法进行仿真实验对比。结果显示,在仿真实验的30 s中,本文方法的轨迹跟踪平均绝对误差比超螺旋滑模控制和传统自适应超螺旋滑模控制分别减少了0.60 m和0.27 m,仿真结果表明本文方法能够有效提高系统控制性能,抑制抖振,减小轨迹跟踪误差。

基于自适应超螺旋滑模观测器的三相Vienna整流器无模型预测电流控制

三相Vienna整流器具有不需要考虑开关死区、可靠性高等优点,但参数易受外部扰动影响而导致控制性能下降。针对这些问题,该文提出一种基于自适应超螺旋滑模观测器的无模型预测电流控制策略(ASTSMO-MFPCC)。首先,通过分析三相Vienna整流器参数失配数学模型,构建不依赖系统物理参数的超局部模型。其次,设计超螺旋滑模观测器估计超局部模型中的动态部分,有效抑制系统扰动影响。同时,设计自适应增益,动态调整超螺旋滑模观测器参数,解决增益选择难题。最后,构建离散化预测模型和成本函数,实现无模型预测电流控制算法。仿真与实验结果表明,所提策略具有良好的鲁棒性和动稳态性能。

基于改进超螺旋滑模观测器的游标电机无传感器控制

针对游标电机的无位置控制,本文通过对磁场进行分析,指出游标电机经过调制作用产生多个工作次谐波,需根据合成反电势,采用矢量控制。同时,由于游标电机转子为多极对数的结构,使其在运行时,对于位置信号的准确性要求更为严苛,较小的位置信号误差便会引起较大的控制角度的差距,如何保证游标电机在无位置传感器控制时的观测精度,对其运行性能起着至关重要的作用。本文以一台外转子分裂齿游标电机为对象,分析其运行原理,建立基于合成反电势的数学模型,并采用基于改进超螺旋滑模观测器的无位置控制策略,保证了游标电机无传感器控制的稳态及动态性能。

基于自适应超螺旋滑模观测器的Buck变换器无模型预测控制

针对三相交错并联Buck变换器在外部干扰下影响系统鲁棒性和动态性能的问题,本文提出一种基于自适应超螺旋滑模观测器的无模型预测控制策略。首先,建立超局部模型代替原有的数学模型,设计自适应超螺旋滑模观测器估计超局部模型中的动态部分。然后,引入最小二乘法预测电流误差趋势,动态调整观测器增益矩阵。最后,构建离散方程,设计代价函数,实现无模型预测控制。实验结果验证了所提算法可以有效抑制因外部扰动产生的稳态误差,且相较于传统无模型预测控制具有更好的鲁棒性和动态性能。

应用于储能变流器的超螺旋滑模控制器设计

工业园区内储能电站参与电网调峰具有随机性和非线性特点,会影响变流器快速准确地跟踪动态调度指令,针对此问题,提出一种应用于储能变流器的超螺旋滑模控制器设计方法。该控制器以dq0坐标系下储能变流器的数学模型为基础,采用电流内环超螺旋滑模控制来实现对信号的准确跟踪。超螺旋滑模控制包括连续控制和切换控制,在切换控制时引入超螺旋控制率,使得负载投切时扰动误差可以更快速地趋近滑模面。为了验证所提控制算法的有效性,在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,仿真结果表明,所提控制算法能够在快速性和鲁棒性上优于PI控制和滑模控制。

混合模式层析分离纯化超螺旋质粒DNA

针对细胞裂解液中的超螺旋质粒DNA(sc pDNA)的分离,以质粒pVAX1为典型对象、采用Capto PlasmidSelect作为混合模式层析介质,探讨了料液中主要成分sc pDNA、开环质粒DNA(oc pDNA)和RNA的吸附行为,优化了分离条件,实现了从成分较为复杂的料液中高效分离sc pDNA。考察了上述3种组分的静态吸附,发现在(NH_(4))_(2)SO_(4)浓度c(NH_(4))_(2)SO4为1.9~2.5 mol·L^(-1)时,sc pDNA均具有较高的吸附量,确定c(NH_(4))_(2)SO_(4)=2.5 mol·L^(-1)的料液可直接上样,此时sc pDNA饱和吸附量为每克介质吸附3.3 mg。动态吸附实验发现,sc pDNA穿透略晚于oc pDNA,sc pDNA动态载量为每毫升介质负载2.00 mg,RNA吸附能力明显强于pDNA。进一步优化了洗脱、冲洗和上样量等分离条件,采用c(NH_(4))_(2)SO_(4)=2.5 mol·L^(-1)上样、c(NH_(4))_(2)SO_(4)=1.9 mol·L^(-1)冲洗、(c(NH_(4))_(2)SO_(4)=1.7 mol·L^(-1))+(cNaCl=0.3 mol·L^(-1))洗脱,sc pDNA纯度可达83.9%、同质性高达95.8%、收率为80.6%。结果表明,混合模式层析对sc pDNA选择性好、处理量较大,具有良好的应用价值。

一种永磁同步电机无模型超螺旋快速终端滑模控制方法

针对内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)由于内部参数变化、外部扰动等各种不确定性因素导致控制性能不佳的问题,提出一种无模型超螺旋快速终端滑模控制方法。首先,建立考虑IPMSM不确定性的新型超局部模型,结合超螺旋算法和快速终端切换函数设计无模型超螺旋快速终端滑模控制器,确保系统状态有限时间收敛,并有效减小抖振。其次,设计扩展滑模扰动观测器精准估计超局部模型中的未知部分,并前馈补偿给设计的控制器,进一步提升系统的抗干扰能力和跟踪性能。最后,通过与PI控制和传统无模型滑模控制进行仿真实验对比,验证了该方法具有更快的收敛速度和更强的鲁棒性。

基于MATLAB/Simulink仿真的永磁同步电机新型超螺旋二阶滑模转速控制

为进一步提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)转速外环控制性能,提出一种基于新型超螺旋二阶滑模转速控制器的永磁同步电机转速控制方法。设计一种新型超螺旋算法,以变指数取代原算法中非线性项的常指数,采用分数阶微积分代替整数阶,构造变边界层非线性指数函数取代开关函数。最后,结合新型超螺旋算法,设计永磁同步电机新型超螺旋二阶滑模转速控制器,并在MATLAB/Simulink中与其他控制方法做对比仿真,过程中使用鲸鱼算法优化控制参数。结果表明:新型超螺旋二阶滑模转速控制器更进一步地提高了PMSM系统的收敛能力与抗扰能力,抑制了系统抖振。

搭载超螺旋滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制策略

针对永磁同步电机无传感器控制系统中调速存在超调、转子位置和转速估计存在误差和抖动的问题,在超螺旋滑模观测器(STSMO)的基础上,提出搭载新型滑模趋近律的滑模速度控制器的方法。该方法采用积分滑模面代替传统的滑模面,以提高速度误差值收敛到零的速度,将系统状态变量相关量引入趋近律中,增强系统的抗干扰能力。仿真结果表明,在电机带载启动、负载突变等情况下,提出的控制方法能够准确观测转子位置及转速,不仅能够克服转速超调的问题,而且能够有效抑制转矩和三相电流的脉动、减小滑模的固有抖振,具有良好的抗干扰能力和鲁棒性。

永磁同步直线电机的分数阶超螺旋滑模控制

为了提高永磁同步直线电机的跟踪性能,增强系统的鲁棒性,本文提出了分数阶超螺旋滑模控制策略.首先,针对外部扰动以及系统的未知状态设计广义超螺旋观测器,其能够精确估计永磁同步直线电机的速度和外部扰动.其次,将分数阶理论和终端滑模控制理论相结合,提出有限时间收敛的分数阶超螺旋滑模控制器,以实现永磁同步直线电机的跟踪控制.最后,通过仿真对比验证所提方案的有效性.

永磁同步电机快速超螺旋滑模控制

为了增加永磁同步电机(PMSM)服控制系统的抗干扰能力,提高控制系统动态响应性能,提出了一种基于全局快速滑模控制和超螺旋算法(STA)的全局快速超螺旋滑模速度控制器并应用于永磁同步电机转速控制。根据经典超螺旋算法提出了改进的新型超螺旋算法,解决了经典超螺旋算法存在的收敛速度慢、参数选取依赖干扰边界信息等缺点,并在提出的新型螺旋算法的基础上证明其稳定性和有限时间收敛的特性。最后,针对不同的扰动与摄动分别验证了该算法的鲁棒性并求出最佳系数。仿真结果表明,与PI控制、终端滑模控制、经典超螺旋终端滑模控制相比,该方法能在电机空载启动时及外加时变干扰等情况下使稳态误差减小和鲁棒性显著提升。

基于超螺旋滑模扰动观测器的永磁同步电机无传感器抗干扰控制策略研究

目的 提高包装行业中自动化设备的工作精准度,优化传统永磁同步电机无传感器控制系统的稳定性,提高电机遭遇内外扰动后的系统鲁棒性和抗扰动性能。方法 引入超螺旋滑模算法,设计一种超螺旋滑模MRAS观测器来提高系统的稳定性,同时利用滑模扰动观测器对电机良好的动态进行性能追踪,利用超螺旋滑模算法对其进行性能优化,提出超螺旋滑模MRAS观测器和超螺旋滑模扰动观测器对永磁同步电机复合控制的策略。结果 该方案有效降低了电机遭遇扰动时转速估计误差,误差在0.8r/min附近波动,明显提高了电机控制系统遭遇干扰后的响应速度。结论 在MATLAB/SIMULINK中进行实验仿真,结果表明所提控制策略提高了系统的鲁棒性和追踪精度,加强了系统的抗干扰能力。