一种改进趋近律的PMSM非奇异终端滑模控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)伺服控制系统的响应速度和鲁棒性,文章提出了一种基于终端滑模的永磁同步电机控制方法。首先对传统滑模面收敛性进行分析,引入了非奇异终端滑模面;其次在传统趋近律的基础上提出了一种新型趋近律,并设计了基于新型的趋近律的电流-转速控制器;最后设计了滑模观测器对电机存在的扰动进行前馈补偿,并进行转速观测。通过软件仿真和实验证明,所提出的新型控制算法较好地抑制了永磁同步电机在接近平衡点时的抖振问题,且具有较低的超调量、良好的抗扰动能力和较快的响应速度,验证了所提方法的可行性和有效性。

极端工况下永磁同步电机改进非奇异终端滑模控制

针对永磁同步电机控制系统性能易受参数变化、外部扰动等不确定性因素影响而下降的问题,设计了一种转速环改进型非奇异终端滑模控制方法。首先,建立永磁同步电机的数学模型;然后,采用改进型指数趋近律与非奇异终端滑模面相结合设计控制器;同时,利用扩展滑模扰动观测器估计系统中不确定性参数,并通过Lyapunov函数证明了其稳定性;最后,通过仿真实验对所提出的控制方案的有效性进行了分析验证。结果表明,与PI控制和传统NTSMC方法相比,该方法在保证快速收敛的同时明显削弱了抖振现象,具有一定的鲁棒性和抗干扰性。

高速列车精确停车的超扭曲非奇异终端滑模控制方法

为提升高速列车停车精度,考虑不确定性扰动对停车过程的影响,提出一种基于扩张状态观测器的终端滑模控制方法。该方法结合系统模型的输入输出信息,利用观测器估计扰动并反馈至控制器进行补偿,提高系统抗干扰能力的同时,使得控制器的设计不依赖于精准的系统模型。构造非奇异终端滑模面设计控制器中的等效控制部分,实现系统状态跟踪误差在有限时间内收敛至零。为削弱控制转矩抖振,在滑模控制器的切换项部分引入超扭曲算法,实现了系统的平滑控制。通过稳定性分析证明了该控制方法的有限时间收敛性。仿真结果表明,本文方法既增强系统鲁棒性,也极大地提高了列车停车精度。

PMSM非奇异快速终端滑模无速度传感器控制

针对传统表贴式高速永磁同步电机无速度传感器系统采用PI控制存在超调及抗负载扰动能力差的问题,提出非奇异快速终端滑模面的新型滑模控制器策略。搭建表贴式高速永磁同步电机数学模型,设计了组合趋近律算法和速度环控制器,通过MATLAB进行验证。仿真表明:与传统PI以及滑模算法相比,文中方法具有抗扰动能力强、超调小以及抖振小的优点。

具有攻击角约束的非奇异终端滑模导引律设计

为了满足导弹拦截高速大机动目标时高精度制导的需求,首先对二维平面内的弹目相对运动方程进行状态扩张,对于影响制导性能的目标总扰动采用了扩张状态观测器的方法进行动态补偿。然后在非奇异终端滑模面的基础上选取了两种滑模趋近律,设计了两种具有攻击角约束的非奇异终端滑模导引律。最后数值仿真结果表明,在观测器对扩张系统状态进行实时有效估计的前提下,针对不同的期望视线角和目标机动方式,所设计的两种导引律在满足期望的性能要求的同时,可实现导弹对目标的高精度快速打击。

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。

基于非奇异终端滑模控制的PMSM速度调节（英）

为改善永磁同步电机在干扰下的速度调节,提出了一种基于非奇异终端滑模控制的非线性控制方法。引入一个非奇异终端滑模面,以解决普通终端滑模控制存在的奇异问题,且使跟踪误差在有限时间内收敛到零,以此设计一个速度跟踪控制器。为削弱由不连续切换项引起的抖振,用连续双曲正切函数替代符号函数。与PI控制相比,该控制方法对负载扰动有更强的鲁棒性。仿真验证该控制方法的跟踪性能。仿真结果表明,该控制方法比PI控制方法有更好的动态和稳态性能。

基于扩张状态模型高阶滑模观测器的SPMSM无传感器控制

针对滑模观测器(SMO)在表贴式永磁同步电机(SPMSM)无传感器控制中存在固有抖振和不能有限时间收敛的问题,提出了高阶超螺旋非奇异快速终端滑模观测器(HOSTNFTSMO)。基于PMSM扩张状态模型提出了一种高阶超螺旋观测器(HOSTO)来实现抖振抑制。针对终端滑模面存在微分项会引入噪声的问题,设计了一个新的非奇异快速终端滑模面(NFTSMS),以实现状态变量的有限时间收敛。仿真结果表明,与传统SMO相比,研究的HOSTNFTSMO可以在不牺牲SMO鲁棒性的情况下获得较高的转子位置估计精度。

具有容错性能的线控转向系统固定时间滑模控制

针对发生电机转矩故障的线控转向系统转角控制问题,建立了线控转向系统的等效动力学模型及转矩故障模型;为提高系统响应速度及容错性能,以理想前轮转角为跟踪目标,设计了一种具有容错性能的非奇异固定时间滑模控制器;针对控制器中的扰动和故障上界难以确定的问题,结合非奇异滑模面给出了一种自适应方案;基于李雅普诺夫稳定性条件,证明了闭环控制系统的固定时间稳定性。Simulink和Carsim联合仿真结果表明:所提控制方法使闭环转向系统具有更快的响应速度,且在发生转矩故障及饱和的情况下,仍能有效地维持系统稳定,并保证转角跟踪精度。

两旋翼飞行器非奇异固定时间自适应姿态控制

针对具有系统不确定性和外部干扰的两旋翼飞行器,提出一种非奇异固定时间自适应控制方法。构造新的非奇异终端滑模面,并基于该滑模面设计固定时间控制器。同时,构造辅助函数避免控制器设计中的奇异值问题。设计自适应更新律估计系统不确定和干扰的上界,从而无需已知其上界的先验知识。基于李雅普诺夫定理证明滑模变量、系统姿态角误差和角速度误差能够在固定时间内收敛至平衡点附近邻域,且收敛时间上界与初始状态无关。最后,在两旋翼飞行器实验平台上验证了所提方法的有效性和优越性。

多电机系统自适应非奇异固定时间同步控制

针对多电机位置同步控制系统,提出一种自适应非奇异固定时间位置同步控制方法。首先,根据位置跟踪误差与同步误差定义新的位置耦合误差,提出均值耦合同步策略,保证位置跟踪误差与同步误差的同步收敛。其次,设计非奇异终端滑模面和固定时间控制器,保证位置耦合误差在固定时间内收敛,且收敛时间上界与初始状态无关。同时,设计自适应估计律有效抑制外部扰动及不确定项对系统的影响,且无需已知干扰上界的先验知识。最后,通过四电机同步控制系统的仿真分析表明,该方法能够取得良好的同步跟踪效果,且收敛时间受初始状态影响较小。

基于改进GWO算法的永磁同步电机滑模MRAS控制

设计了一种改进的新型滑模模型参考自适应系统(MRAS),以提高传统的永磁同步电机(PMSM)滑模MRAS控制性能。在传统滑模MRAS中的积分滑模面基础上引入非奇异快速终端滑模面,构成一种积分型非奇异快速终端滑模面,以提高收敛性能。用非线性指数函数来代替传统滑模MRAS中的开关函数,用改进的灰狼优化(GWO)算法,对滑模面参数进行全局寻优,以提升控制精度。进行了Matlab/Simulink软件的仿真。结果表明:相比传统的滑模MRAS,改进后的滑模MRAS将系统转矩脉动幅度降低75%,实际转速抖动幅度降低80%,超调控制在2.3%以内,调节时间控制在10 ms以内,转子位置观测误差减小60%。

双电机同步消隙伺服系统的鲁棒滑模控制策略

针对常见的双电机同步消隙伺服系统电流环、速度环、位置环控制结构,提出一种鲁棒性更强、响应速度更快的简化控制策略。利用反步递推理论设计了伺服系统的位置控制器,由经指令滤波处理后的参考位置指令直接计算出力矩信号传递至电流环,简化了系统的控制结构;在反步控制器设计过程中引入积分非奇异终端滑模面,克服了线性滑模的抖动问题,并使得系统在有限时间内到达平衡状态;采用扩张状态观测器对总扰动进行补偿,使得系统对内部结构参数变化及外在扰动均具有较强的鲁棒性。在Matlab/Simulink与Adams中进行了联合仿真实验,仿真结果表明,所研究的新型双电机同步消隙控制方法比传统方案具有更佳的跟踪性能,比普通的扰动补偿方法有更好的抗扰能力。

基于改进PLL的永磁同步电机ASMO无传感器控制

永磁同步电机无位置传感器控制采用传统滑模观测器法来获取转子位置,由于滑模抖振严重、估计反电势中含有低次谐波干扰及传统锁相环在电机反转时有位置误差等因素,影响转子位置估计精度。通过设计自适应滑模观测器和改进锁相环来解决上述问题。首先采用非奇异快速终端滑模面及改进指数趋近律来降低滑模抖振。其次对传统锁相环鉴相器进行改进并在环路滤波器中引入二阶广义积分器,不仅使电机正反转时能准确提取转子位置信息,还能滤除估计反电势中的低次谐波。仿真结果表明所设计的算法能减小滑模抖振、降低位置跟踪延迟时间及提高位置观测精度。

一种改进的机械手快速跟踪控制

针对机械手快速跟踪控制需要具有高精度和强鲁棒性等特点,基于改进趋近律的滑模控制方法提出了实现机械手快速跟踪控制的滑模控制器,算法设计在双幂次趋近律的基础上采用非奇异滑模面利用饱和函数将符号函数替代的方法,通过调整主要参数p、q、α、β和γ的值有效提高了机械手关节的趋近速度、快速跟踪期望轨迹、缩短响应时间;所提出的控制算法应用于仿真机械手轨迹跟踪,通过与传统PID控制算法和双幂次趋近律滑模控制算法的对比实验,表明基于改进控制算法的机械手得到了良好的控制且抖振小,因此对机械手的快速跟踪控制取得了一定的成效。

基于扰动观测器的三相PMSM滑模控制策略研究

为优化永磁同步电机的控制性能和增强其抗扰动能力,提出了一项设计方案,将非奇异快速终端滑模控制与扰动观测器相融合,并设计速度控制器,从而增强系统的稳定性和响应速度。设计了一个具有非奇异特性的终端滑模面,以确保在每个阶段误差都能够迅速收敛。为了有效应对外部负载转矩对系统性能造成的影响,设计了一种扰动观测器,能够实时监测外部负载转矩,并将观测到的扰动即时补偿到速度控制器的输出端。通过仿真分析表明:所提控制方法具有出色的鲁棒性,能够显著提高电机的响应速度,提高了系统的动态性能。

多Euler-Lagrange系统有限时间跟踪控制

为解决多Euler-Lagrange系统有限时间的跟踪控制问题,提出了一种基于非奇异终端滑模的有限时间跟踪控制方法。通过建立多Euler-Lagrange系统动力学跟踪误差模型,将引入连续超螺旋高阶控制项,与所提出的非奇异终端滑模面相结合,设计了一个基于超螺旋的非奇异终端滑模控制方法,使多Euler-Lagrange系统能够消除抖振现象,同时在有限时间内实现对期望目标的跟踪。通过选取合适的Lyapunov函数和相应的仿真证明了所设计控制方法的有效性。