基于非线性干扰观测器的IPMSM改进无模型滑模控制

针对内置式永磁同步电机参数摄动导致模型不确定而影响系统控制性能的问题,提出一种基于非线性干扰观测器的内置式永磁同步电机改进无模型滑模控制方法。首先,建立考虑参数摄动的内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)新型超局部模型;其次,利用改进滑模趋近律设计滑模控制器作为无模型控制中的反馈控制器;然后,设计非线性干扰观测器来观测估计无模型控制中的未知复杂项;最后,与传统无模型滑模控制方法进行仿真实验对比。仿真实验结果证明所提方法能有效解决系统参数摄动影响电机控制性能等问题,验证了所提方法的有效性及优越性。

基于改进自适应趋近率的永磁同步电机无模型控制系统设计

传统的速度环控制在永磁同步电机负载突变时,会引起转速波动较大从而影响电机运行的稳定性,为了抑制转速波动,并实现电机转速的快速响应,采用了一种基于扩展滑模扰动观测器的改进型趋近率控制方法;新算法通过引入含有外部扰动的电机运动方程,并将扰动进行扩展分析,建立了扰动观测器的数学模型,增加扰动观测的准确性;为了减少滑模控制器的抖振,提高响应速度,提出了一种改进型的滑模趋近率,新控制器采用增益自适应、幂次自适应的方法,实现动态调节控制增益的目的;将新算法分别与基于传统指数趋近律的无模型算法和PI控制策略进行仿真对比,仿真结果验证了所提控制策略在提高系统响应速度以及抗干扰能力方面的优异性能。

基于无模型的PMLSM改进自适应滑模自抗扰控制

为了提高永磁直线同步电机的自抗扰控制的动态响应性能和抗干扰性能,增强系统整体的控制性能,提出了一种基于无模型控制的改进滑模自抗扰控制策略。首先,基于滑模变结构原理以及无模型控制理论对自抗扰控制器中的扩张状态观测器和非线性状态误差反馈进行优化,建立了超局部模型,采用非奇异快速终端滑模控制代替原有的非线性状态误差反馈,同时设计相应滑模面与扩张状态观测器相结合,提高观测器对扰动因素的观测精确度的同时增强控制器的动态响应性能和抗干扰能力。然后设计了改进指数趋近率,通过引入系统状态变量使得控制器可以进行自适应调节,进一步提高系统的控制性能。通过李雅普诺夫理论证明了控制策略的稳定性,仿真和实验结果表明,该控制策略相对传统的自抗扰控制器所具备的优越性。

基于新型趋近律的PMSM调速系统研究

针对负载扰动造成永磁同步电机(PMSM)调速控制系统性能下降的现象,提出了基于新型趋近律的无模型滑模控制算法。搭建PMSM转速环超局部模型,利用新型趋近律来提高系统趋近阶段的收敛速度,并设计了一个改进无模型滑模控制器增强抑制扰动。通过与传统的PI控制的实验结果进行对比,验证了所提方法动态响应强,具有强抗扰能力。

无模型控制律功能组合部分构成与分析

通过分析基本无模型控制律对复杂被控系统进行控制时存在的不足,说明了无模型控制律中包含功能组合部分的必要性。进而介绍了功能组合部分的构成,讨论了无模型控制律中增加的功能组合部分的功能和作用。采用系统仿真的方法对完善后的无模型控制律的收敛性、适应性、克服大时滞能力及解耦能力等性能进行了分析,并介绍了完善后的无模型控制律在实际应用中的两个应用效果的例子。结果表明,功能组合部分的增加,提高了无模型控制律的收敛性、适应性、克服大时滞能力及解耦能力等性能。

小型无人艇无模型自适应路径跟踪控制

针对不确定性影响下无人艇的路径跟踪控制问题,考虑到小型无人艇建模困难且现有基于模型的控制方法对系统模型的依赖性等问题,设计了基于无模型自适应控制算法与改进LOS制导算法的无人艇路径跟踪控制器.基于动态线性化方法分析并证明了等效数据模型的正确性,设计了紧格式动态线性化(CFDL)的无人艇航向航速无模型自适应控制器并结合改进LOS制导算法设计了无人艇路径跟踪控制器.以武汉理工大学iNav-IV型无人艇为研究对象进行了系列实验.实船实验结果表明:该自适应路径跟踪控制器的有效性,即使没有精确的数学模型,控制器也能保证较好的路径跟踪效果.

高阶无模型自适应迭代学习控制

针对一类非线性非仿射离散时间系统,提出了高阶无模型自适应迭代学习控制方案.控制器的设计和分析仅依赖于系统的输入/输出(I/O)数据,不需要已知任何其他知识.该方法采用了高阶学习律,可利用更多以前重复过程中的控制信息提高系统收敛性,且学习增益可通过"拟伪偏导数"更新律迭代调节.仿真结果验证了所提出算法的有效性.

基于扩展滑模扰动观测器的永磁同步电机新型无模型滑模控制

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)控制系统采用传统PI控制算法时因参数摄动而导致电机控制性能下降的问题,提出一种转速环改进型无模型滑模控制方法(improved model-free sliding mode control,IMFSMC)。首先,建立PMSM在参数摄动时的新型超局部模型。其次,采用一种改进趋近律设计转速环无模型滑模反馈控制器;同时利用扩展滑模扰动观测器(extended sliding mode disturbance observer,ESMDO)估计超局部模型中的未知部分,并通过Lyapunov稳定性理论证明了该控制器和观测器的稳定性。最后,与PI控制以及传统无模型滑模控制的仿真和实验对比,结果证明所提方法能有效改善PMSM在发生参数摄动时的暂稳态性能,降低对电机模型的依赖,提升系统鲁棒性和抗干扰性能。

低压分离罐液位的无模型控制

针对低压分离罐液位的特点,设计了无模型控制系统。在大庆石化公司炼油厂制腊装置上应用表明,无模型控制律具有较显著的控制品质,并详细介绍了无模型控制律的一般形式中各参数的工程含义。

基于快速趋近律的永磁同步电机驱动系统改进无模型滑模控制

针对永磁同步电机驱动控制系统应用传统无模型滑模方法时性能指标达不到预期的问题,提出了一种基于快速趋近律的改进无模型滑模控制方法。首先,根据永磁同步电机参数摄动时的数学模型,建立速度外环的超局部模型;其次,设计一种基于改进快速趋近律的速度外环新型无模型滑模控制器,同时为了提高电机转速的控制精度,采用扩展滑模观测器实时观测超局部模型中的未知部分;最后,通过与PI控制、传统无模型滑模算法进行仿真和试验对比,验证所提算法能降低对电机模型的依赖,提高了永磁同步电机的暂稳态控制性能,保证系统的抗扰能力和强鲁棒性。

基于改进型双幂次组合趋近律的永磁同步电机无模型滑模控制

针对采用PI控制或传统无模型滑模控制(MFSMC)的永磁同步电机(PMSM)实际运行时因内部电磁参数摄动导致系统控制性能下降的问题,提出一种新型无模型滑模控制算法(IMFSMC)。首先,建立参数摄动下PMSM超局部模型;其次,设计改进型双幂次组合趋近律加快系统在趋近滑模面阶段的收敛速率;再次,设计扩展滑模扰动观测器(ESMDO)实时观测系统未知总扰动;同时,利用Lyapunov稳定性判定第二方法证明所设计控制器和观测器的稳定性;最后,将IMFSMC、MFSMC以及PI控制的仿真和实验进行对比,结果证明所提方法可以有效加快转速响应速率,增强系统的鲁棒性。

Study of Model-free Adaptive Data-driven SMC Algorithm

A kind of adaptive sliding model control algorithm is developed to solve and improve the mathematical model dependency and un-modeled dynamics of a controlled system. The control strategy derived from a kind of data-driven control method in essence, thereby the input and output data are utilized by the controller with no information about the control system model. Theoretical analysis proves that this proposed control algorithm can improve the utilization of the estimated pseudo partial derivative information and accelerate the velocity of the convergence. The stability of the control system is further verified by rigorous mathematical analysis. This new discrete-time nonlinear systems model-free control algorithm obtained better control performance through the simulations for the linear motor position and the information tracking speed, which also achieved robust and accurate traceability.

高速永磁同步电机调速系统扰动抑制策略

为了提高高速离心压缩机驱动电机调速系统的抗扰性能,提出自适应非奇异终端滑模控制的无模型控制方法。设计自适应非奇异终端滑模控制律,引入速度误差变量,采用非奇异终端滑模面,使系统状态变量根据距离平衡点自适应调节,建立无模型超局部模型,设计速度控制器。以额定功率60 kW、额定转速45 000 r·min^(-1)的高速离心压缩机系统为对象,对方案的控制效果进行了验证。仿真结果表明:在电机参数发生摄动、负载产生扰动时,该方法可以有效提高系统抗干扰性,减小电机转速波动。

基于新型趋近律的PMSM无模型滑模控制研究

针对传统建模方式下电机控制性能易受参数摄动影响的问题,提出一种改进型无模型滑模控制方法。建立超局部模型降低控制系统对电机参数的依赖,并结合新型趋近律设计改进型无模型滑模控制器,利用扩展滑模扰动观测器补偿系统未知部分。实验结果表明,该方法响应速度更快,鲁棒性更强。

桥式吊车耦合无模型自适应滑模跟踪控制

为解决不确定性条件下桥式吊车系统与其数学模型失配而导致控制器设计困难的问题,提出一种基于目标轨迹的增强耦合无模型自适应滑模跟踪控制策略。具体而言,将PD控制器替代传统滑模控制器中的等效控制部分,使得控制器设计无需依赖于精确的数学模型等先验信息。设计新型自适应指数趋近律来解决传统滑模控制引起的收敛速度慢和系统抖振问题。通过设计广义信号来增强小车运动与负载摆动之间的耦合关系,从而提升系统暂态控制性能。最后利用Lyapunov理论和Schur补引理严格论证了闭环系统的渐近稳定性,仿真结果验证了所设计控制器的良好性能和对不确定性因素的鲁棒性。

无模型控制律的特征参量分析与估计

无模型控制方法在实际应用中收到了良好的效果,是因为该方法有一系列优秀的性能.在这些性能中,控制律的收敛性是最重要的.文章对无模型控制律中特征参量进行了分析,指出了在收敛性分析中特征参量所起的重要作用,从特征参量的导出可看出,它表征了系统的非线性特征,给出了特征参量经验确定方法.

螺旋桨动力自由飞模型飞行仿真与试验技术

分析了螺旋桨对自由飞模型的模态特性影响,依据分析结果及试验要求,设计了自由飞模型控制律,建立了考虑螺旋桨拉力及滑流影响的自由飞试验仿真模型,并进行了仿真分析,最后,将设计结果应用于自由飞模型试验当中。飞行试验结果表明:螺旋桨有效地改善了模型的速度稳定性;控制律设计方法有效地辅助了完成了平飞以及转弯失速科目,适用于自由飞模型飞行试验;建立的动力学模型可对螺旋桨动力自由飞模型飞行试验过程进行仿真,并初步判断失速特性;模型的平飞失速失速迎角在10~12°,转弯失速迎角在8~10°。

自由飞模型仿真建模与缩比控制律设计技术

从试验相似准则出发,全面分析了自由飞模型与全尺寸飞机基本参数、模态特性、飞行动力学特性,以及飞行控制律的相似关系,并以某型飞机为研究对象,利用MATLAB/Simulink平台建立了全尺寸飞机与自由飞模型的非线性仿真模型,根据典型控制框架设计了缩比控制律。通过仿真试验验证了两者动力学特性相似关系,最后通过无动力模型自由飞投放试验进行试飞验证。仿真和试飞结果表明,自由飞模型仿真建模和缩比控制律设计方法正确可行,利用自由飞模型试验技术开展控制律演示验证优势明显。