一种用于电液位置伺服系统控制的高阶滑模控制器的设计

这里提出了一种用于电液位置伺服系统控制的高阶滑模控制器的设计,以提高电液位置伺服系统的控制准确度。从电液伺服系统的构造出发,分析了其组成结果与工作过程。以外界输入电压为依据,求取了滑阀的动力学模型,通过液压缸两个子缸压力差值形成的负载压力,计算出了滑阀动态运动时产生的流量,并通过负载压力得出了负载的位移平衡方程,进而以滑阀位移、负载位移及输入电压等系统的状态参数,获取了电液伺服系统的动力学模型。引入超螺旋控制器和广义超螺旋控制器的一般表达形式,以输入电压误差及负载位移误差为依据,构造了系统的滑动面函数,并将滑动面函数的导师与超螺旋控制器相结合,构造了基于超螺旋控制器的滑模控制器,为了提高系统的收敛速度,在基于超螺旋控制器的滑模控制器的基础上,借助广义超螺旋控制器,构造了高阶滑模控制器,以对电液位置伺服系统进行控制。实验结果表明,所提算法不仅具有较好的响应速度,而且对电液位置伺服系统的控制准确度较高,在对目标轨迹跟踪时,所提方法比模糊干扰观测器方法的跟踪准确度提高了33.11%。说明所提方法对电液位置伺服系统具有较好的控制性能。

单连杆柔性关节机械臂的高阶滑模控制器设计

针对单连杆柔性关节机械臂系统,提出了一种基于高阶滑模算法的有限时间镇定控制方法。所提出的方法涉及两个关键方面。首先,通过引入加幂积分器,设计了一个新的李雅普诺夫函数,使得输出信号在有限时间内收敛。其次,利用符号函数抑制了系统不确定性造成的抖振现象。基于有限时间李雅普诺夫稳定性理论,证明了该算法能够保证滑动变量在有限时间内收敛到原点。最后,单连杆柔性关节机械臂的仿真结果验证了高阶滑模控制算法的有效性。

大扰动Buck-Boost变换器的鲁棒高阶滑模控制

在利用诸如风、光、氢等随机性新能源发电的过程中,由于间歇性的能量输入和不断变化的输出负载等原因,对电源变换器的鲁棒性设计提出了更高的要求。针对传统滑模控制变换器自身存在不可避免的抖颤问题,该文基于一种Super-Twisting高阶滑模控制算法,设计了以TMS320F28035为控制核心的无抖颤、强鲁棒滑模电源变换器。并以Buck-Boost变换器为例,针对随机性新能源发电中输入输出端存在的大扰动问题,与增量式PI控制效果进行对比实验。实验结果表明:高阶滑模控制变换器在输出负载大扰动下具有很强的鲁棒性;高阶滑模控制变换器在输入电压大扰动下同样具有很强的鲁棒性。

非线性仿射控制系统的高阶滑模控制

研究非线性仿射系统的高阶滑模控制问题 .通过适当的输入及非线性状态变换将系统分解为一个关于切换变量及其高阶导数的低阶线性子系统和一个关于滑模的低阶非线性子系统 ,进而给出了其高阶滑模控制器的设计方法 .最后 ,对两轮驱动的非完整移动机器人进行了数值仿真 。

不确定非线性系统的高阶滑模控制器设计

针对一类不确定非线性SISO系统,结合系统有限时间稳定理论与积分滑模控制理论,提出了一种新的高阶滑模控制器设计方法,改善了现有高阶滑模控制中存在的缺陷.积分滑模保证了系统初始时刻就具有抗扰能力,同时采用有限时间稳定观测器实现了高阶滑模的输出反馈控制.仿真结果表明该控制器可使系统在有限时间内收敛,并有效地减小了系统抖振.

永磁同步电机高阶滑模控制与扰动转矩估计

文章采用一种新型高阶滑模控制技术以及滑模微分器实现永磁同步电机位置跟踪控制和扰动转矩的在线估计。在分析电机的非线性模型后,由于系统输出耦合,利用输入输出反馈线性化进行解耦。设计了消除抖颤问题的高阶滑模控制器。扰动转矩的估计可以滑模变量及其各阶微分值得到,从而未知不确定因素转换为系统自身输入,减小了负载扰动对位置的影响,有效提高系统的性能。仿真实验的结果表明,多输入多输出的永磁同步电机扰动转矩得到了有效估计,系统位置跟踪的误差不超过0.12弧度,具有较好的动态性能。

一种高阶滑模控制的永磁同步电机磁通和电阻辨识

文章采用一种新型高阶滑模控制技术以及滑模微分器实现永磁同步电机位置跟踪控制,提出了电机磁通、电阻的辨识方法。由于系统输出耦合,文中首先利用反馈线性化进行解耦,并设计了高阶滑模控制器。考虑到定子电阻和永磁体磁链是随温度变化而变化的,文章介绍了一种新型参数估计方法,通过对同步电机高阶滑模控制器设计,并结合一个精确滑模微分器来实现电机内部参数的辨识,减小参数扰动对控制性能的影响。仿真实验的结果表明,多输入多输出的永磁同步电机磁通、电阻得到了估计,系统具有较好的动态性能。

四旋翼高阶滑模控制器设计与仿真

针对四旋翼飞行器的欠驱动滑模控制对飞行器模型依赖严重问题、飞行器数学模型的特点与姿态及位置控制问题,提出了一种滑模控制算法。将飞行器整体控制分为内环控制和外环控制两部分,设计不依赖精确数学模型的滑动模。该算法采用高阶滑模削弱抖振,从而实现四旋翼飞行器的稳定控制,同时也提高了控制的精度,消除了相对阶的限制。仿真和实验结果表明,相比于传统的PID控制器,所设计的控制器对未知扰动具有较好的鲁棒性,并能够实现4 s内完成定点定姿态飞行,验证了算法的有效性。

船用天然气发动机电子节气门自适应高阶滑模控制

针对船用天然气发动机电子节气门非线性控制问题以及高阶滑模控制存在的边界难以估计问题,提出了一种基于高阶滑模理论的节气门自适应控制算法,设计了基于系统相平面轨迹收敛过程的自适应策略,为了增加控制算法的实用性,在自适应策略的基础上设计了检测区域,通过判断系统状态与该区域的相对位置双向调节控制增益,以防止增益过大而导致控制精度降低、控制能量浪费的问题;同时,采用鲁棒微分估计器,对不可观测量进行估计;最后,设计3种测试方案,将该算法与传统高阶滑模算法进行实验对比。实验结果表明:在阶跃信号下,该算法使系统响应速度提高35%,稳态误差均方根减小37.5%;在正弦信号下,系统最大稳态误差和稳态误差均方根分别减小30%和22%。

高阶滑模控制在液压起竖系统中的应用

针对液压起竖系统这类非线性系统的控制问题,根据高阶滑模控制理论,提出了一种基于微分观测器的高阶滑模控制方法。基于液压起竖系统的非线性模型,设计基于高阶滑模控制方法的起竖系统起角跟踪控制器。利用微分观测器对起竖角导数信息和高阶滑模的导数阶滑动变量信息进行观测,从而构造一种基于微分观测器的控制器形式。试验结果表明:该控制方法能应用于液压起竖系统,与PID控制和普通滑模控制比较,该方法可以有效地抑制普通滑模控制存在的抖振问题,并具有很好的控制性能。

高阶滑模控制永磁同步电机在线状态估计

为实现永磁同步电机的状态在线估计,采用一种新型带有微分器的高阶滑模控制技术。由于系统输出耦合,利用反馈线性化进行解耦。设计了高阶滑模控制器消除传统滑模控制中的抖颤问题,状态估计中的滑模变量及其微分值通过任意阶精确滑模微分器得到,避免复杂计算同时保证了精度,同时电机状态的估计值可以替代用于检测的传感器。仿真实验结果表明,多输入多输出的永磁同步电机系统具有较好的动态性能,同时其状态变量得到了在线精确估计。

高阶滑模控制及其研究现状

高阶滑模控制器的研究已经成为解决抖振问题的热点。总结了目前高阶滑模控制研究的成果,归纳了它在国内外的应用,并探讨了发展趋势。

高阶滑模控制问题研究探讨

滑模控制由于频繁的切换系统控制状态受到高频震荡的影响,也就是抖振问题,这严重的制约了滑模控制的实际应用。分析了抖振现象产生的原因,给出了近年来解决抖振问题途径。针对目前高阶滑模控制研究成为解决抖振的研究热点问题,总结了目前高阶滑模控制的成果,并对高阶滑模控制研究未来方向进行展望。

基于RBF神经网络和积分型高阶滑模控制的永磁同步电机位置伺服系统

本文主要研究永磁同步电机伺服系统的位置跟踪问题。根据矢量控制原理,针对d轴电压,设计了一阶滑模控制器,将使d轴电流在有限时间到达0。针对q轴电压,基于滑模控制理论,设计了积分型高阶滑模控制器。由于系统中存在不确定性参数,设计了基于神经网络的q轴电压滑模控制器。理论分析表明,在所设计的控制器作用下,可以保证位置系统的精确跟踪控制。仿真结果表明了该控制方案具有较好的收敛性和抗干扰性能。

不平衡电网电压下双馈风力发电机高阶滑模控制方法

旨在提出一种不平衡电网电压下双馈风力发电机高阶滑模控制方法。首先提出恒定风速以及变风速下电能质量改善策略,并提出六种功率补偿策略用于实现选择性控制目标。然后采用高阶滑模控制方法用于控制双馈风机输出有功/无功功率;同时,基于super-twisting用于物理实现。在控制器参数设计中,采用Lyapunov函数法用于筛选控制器参数。最后,通过实验验证所提方法的有效性,并与PI控制方法和一阶滑模控制方法进行对比。实验结果充分验证了所提方法在提高电能质量上的有效性以及优越性。

基于高阶滑模控制器的水下潜器运动控制

水下环境复杂多变,由于水流的不可预知性和多变性,潜器的水动力系数往往无法准确获取,使得依赖这种参数的潜器运动控制算法的应用受到了很大的局限。为了解决控制器对模型参数的依赖,设计了一种基于高阶滑模控制算法的模型无关控制器,并通过设置合理的过渡过程,解决了这种控制算法依赖初值的弊端。仿真结果表明,位置和姿态的控制能够快速的收敛,误差很小并且不依赖于初始条件,控制器需调节参数很少,并且算法简单,适用于工程的实际需要。

PEMFC系统过氧比的自适应高阶滑模控制

调节控制质子交换膜燃料电池(PEMFC)空气供给系统过氧比(OER)在理想范围可有效提高PEMFC系统输出净功率.为此,本文首先结合反馈控制理论将非线性PEMFC空气供给系统转化为标准形,并对系统内部动态进行了稳定性分析.然后基于PEMFC空气供给系统系统扩展的状态空间,并提出一种新型的自适应高阶滑模方法.该控制器不需PEMFC空气供给系统模型和干扰/不确定向的界已知的条件,自适应模糊逻辑系统可在线逼近系统中未建模动态.并且通过在线自适应获得的控制增益可保证系统跟踪误差收敛到原点附近的邻域内.最后,结合Lyapunov理论验证了系统的收敛性与稳定性,通过仿真和硬件在环实验进一步验证了该控制器的自适应性与优越性.

一种高阶滑模控制的永磁同步电动机电流估计

采用一种高阶滑模控制技术实现永磁同步电动机的电流估计。由于系统输出耦合,利用反馈线性化进行解耦,设计了高阶滑模控制器用于消除传统滑模控制中的抖颤问题,电流估计中的滑模变量及其微分值通过微分器得到,避免复杂计算,同时电机电流的估计值可以替代用于检测的传感器。仿真实验的结果表明,多输入多输出的永磁同步电动机系统具有较好的动态性能的同时,其电流值得到了精确估计。

双馈风力发电系统的转子侧变换器高阶滑模控制

为了提高双馈电机功率解耦控制的动态性能,提出了一种高阶滑模控制策略.首先分析了双馈异步电机数学模型以及基于电压定向矢量控制原理,然后针对传统控制方法在实现功率解耦存在动态性能不佳现象以及风机模型的非线性,构造一种基于幂次函数趋近律的高阶滑模控制器,最终实现了变速恒频双馈风力发电机有功、无功功率动态解耦控制.仿真结果表明,所提出的控制策略的精度、鲁棒性、动静态性能均优于传统PI控制器.

基于改进SMO与高阶滑模速度控制器的永磁同步电机无位置传感器控制

永磁同步电机的无位置传感器控制发展迅速,由于传统的滑模观测器(sliding mode observer,SMO)有高频抖振等问题,本文提出一种新型改进SMO控制策略。将原有的SMO控制中的开关符号函数用双曲正切函数进行替换,可以大幅减小系统抖振。同时为了进一步优化抖振问题,基于高阶滑模控制(sliding mode controller,SMC),使用Super-Twisting算法的控制策略,设计了快速Super-Twisting算法的高阶滑模控制(FSTA)速度控制器用来代替传统的无传感器控制系统中速度环所用的PI控制器,不仅可以抑制抖振,还有整定参数简单和鲁棒性强等优点。最后通过MATLAB/Simulink仿真比较了传统的基于SMO的无传感器控制系统和本文提出来的新型策略,新型策略可以有效抑制抖振,还可以提高整个系统的鲁棒性。