基于改进滑模控制的悬臂式掘进机轨迹跟踪技术

针对传统滑模控制在悬臂式掘进机轨迹跟踪中存在全局收敛速度慢、抖振显著等不足,提出了一种基于新型趋近律的改进滑模控制方法。通过在传统指数趋近律基础上引入掘进机机身的横向偏差、航向角偏差以及幂次趋近项,实现了掘进机轨迹偏差的快速收敛以及抖振的削弱;同时,采用边界层法进一步抑制抖振,解决了趋近律中符号函数乘积项易引起抖振的问题。分析了新型趋近律的存在性、可达性以及稳定性,并推导了干扰稳态误差的区间。考虑掘进机的不确定扰动,对传统滑模控制与改进滑模控制方法进行了仿真对比。结果表明,改进滑模控制的控制精度、收敛速度及抗干扰能力均优于传统滑模控制。最后,通过搭建实验平台测试了掘进机轨迹跟踪控制系统的性能,验证了改进滑模控制方法的可行性和有效性。研究结果可为煤矿井下恶劣环境中采掘装备的智能控制提供重要参考。

基于新型趋近律的欠驱动系统解耦滑模控制

针对二自由度欠驱动系统的控制问题,采用解耦的控制方法,设计了一种新型解耦滑模控制策略。考虑到滑模控制引起的系统抖振以及收敛速度慢的问题,提出了一种新型多幂次趋近律。该趋近律的第3个幂次项的指数参数设计为与滑模面相关的分段函数,第四项设计为滑模面的指数函数。控制器可以依据系统状态距离滑模面的远近自动调节参数,在不同的趋近阶段获得不同的趋近速度。以欠驱动倒立摆系统为控制对象,将该控制策略在MATLAB/Simulink平台上进行验证。仿真结果表明,提出的控制策略可以提高欠驱动系统的收敛速度,有效减小系统抖振和稳态误差。

基于自适应扰动和改进趋近律的永磁同步电机滑模调速系统

针对永磁同步电机突然加入负载时存在的转速波动和不稳定问题,提出一种基于自适应扰动和新型趋近律的滑模速度控制方法。在趋近律内引入系统状态变量,同时改进趋近律内的数学关系,从而提高系统趋近速度的自适应调节能力,达到提升系统综合性能的目的;利用李雅普诺夫稳定性判据进行反推,对负载转矩进行了自适应估计,使得文中控制策略满足李雅普诺夫稳定判据的同时,降低了外部负载对电机转速的影响。最后,在Simulink环境下将文中控制策略与传统滑模控制策略进行对比。仿真结果表明:采用文中控制方法的系统响应更快、抑制系统抖振的能力更强,此方法能够有效地提高系统的综合性能,实现更稳定的转速控制。

基于SSA的关节电机无模型自适应滑模控制

针对永磁同步电机驱动的外骨骼关节伺服系统跟踪精度低、易受参数摄动、外部扰动等不确定因素影响的问题,提出了基于SSA的无模型自适应终端滑模位置控制方法。首先,建立关节电机新型超局部模型,改进指数趋近律引入终端滑模面对系统位置-转速环进行控制;其次,引入自适应律对新型超局部模型中不确定参数部分进行估计,并利用Lyapunov稳定性定理证明该控制方法的可行性;最后,与PD控制以及传统滑模控制进行仿真对比实验,结果表明所提方法加强了系统鲁棒性和抗干扰能力,提高了系统动态和稳态性能。

基于新型指数趋近律的直流充电桩整流器改进滑模控制

针对电动汽车直流充电桩AC/DC整流器运行条件复杂,工况频繁切换,其直流侧输出电压存在较大波动和超调的问题,提出了一种基于新型指数趋近律的滑模控制方法,以提高直流电压控制单元对扰动的快速响应与跟踪。首先,从机理上对目前充电桩三相AC/DC整流器控制方法的不足之处进行分析。其次,针对传统滑模控制中存在收敛速度缓慢和抖振的现象,在滑模面趋近律函数的构建中,提出新型指数趋近律,并以饱和函数替代符号函数,有效提高充电桩整流器控制系统的收敛速度,减小抖振。最后,在理论和仿真分析的基础上,进行负荷大扰动实验分析。结果表明,所提出的控制方法比传统PI和滑模控制具有更快的动态响应速度、更好的鲁棒性和稳定性,能够更好地适应负载的变换。

基于新型指数趋近律的PMSM滑模控制研究

针对应用传统指数趋近律的永磁同步电机(PMSM)调速系统存在的超调过大、抖振大、鲁棒性差等问题,通过对传统趋近律进行改进,得到一种新的指数趋近律。在等速项中引入了涵盖对数项的分数多项式,并由此设计了相应的滑模速度控制器。对系统进行仿真建模,并与传统指数趋近律控制和PI控制进行比较。仿真图像显示:运用改进指数趋近律的滑模速度控制器有效地提高了PMSM调速系统的响应速度,削弱了抖振,提高了稳定性。

永磁同步电动机滑模变结构调速系统新型趋近率控制

为了提高永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统的动态品质,提出了一种新型趋近律,在纯指数趋近率基础上,引入终端吸引子与系统状态变量的幂函数,对滑模控制抖振进行了抑制,并提高了滑模趋近速度;基于该趋近律对永磁同步电动机滑模速度调节器进行了设计,与PI调节器、常规指数趋近律分别进行了试验比较,仿真和实验结果表明,该速度控制器能够有效地提高系统的静态、动态特性与鲁棒性。

永磁同步电机滑模变结构调速系统动态品质控制

为了提高永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统的动态品质,提出了一种新型指数趋近律,与常规指数趋近律不同,该趋近律将趋近速度与系统状态量的变化相关联,克服了常规指数趋近律的缺点,有效抑制了滑模的固有抖振问题,并增大了趋近速度。将该趋近律应用于永磁同步电动机调速系统,设计了基于新型指数趋近律的滑模变结构速度控制器,以取代传统PI调节器。仿真和实验结果表明,该速度控制器能够有效地提高系统的静态、动态特性与鲁棒性。

基于新型趋近律的积分模糊滑模控制及其在PMSM控制中的应用

研究了基于新型趋近律的积分模糊滑模控制方法,并以永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统为背景进行了应用研究。设计了基于新型趋近律的积分模糊滑模速度环控制器,有效地抑制了传统滑模变结构控制中的固有抖振问题。在滑模面的设计中引入误差信号的积分项,避免控制量中对加速度信号的要求,增强系统的抗干扰能力;引入了模糊控制,可以抑制滑模控制抖振。并提出一种新型趋近律,进一步对滑模抖振进行抑制,提高了滑模面的趋近速度。仿真表明,该方法能够实现精确的速度控制,与传统的滑模控制相比,该控制器具有更好的跟踪性能。

DC-DC变换器新型趋近律滑模控制

针对DC-DC变换器中传统等速趋近律趋近时间长、抖振严重的问题,提出了一种新型趋近律控制方法,用于提高滑模变结构控制系统中趋近滑模面的速度、抑制滑模固有的抖振问题。同时,在传统的滑模电压控制(SMVC)的Buck变换器数学模型基础上,增加了电感电流状态变量,给出了Buck变换器数学模型。最后,利用新型趋近律对Buck变换器滑模控制器进行了设计,并且与PI控制器、等速趋近律方法进行了比较。仿真结果表明,所提的控制方法能够有效地提高系统的静态、动态特性与鲁棒性。

考虑滑模抖振和扰动补偿的永磁同步电机改进滑模控制

针对永磁同步电机传统滑模控制系统中存在的滑模抖振、负载扰动、控制精度差等问题,提出了一种基于新型趋近率和改进型扩张状态观测器的永磁同步电机改进滑模控制策略。首先,针对滑模抖振问题,在速度环提出一种新型趋近率,结合积分滑模结构,设计了一种基于新型趋近率的积分滑模速度环控制器,并通过差分方程对新型趋近率的抖振抑制效果进行了分析。其次,针对扰动补偿问题,在扩张状态观测器中加入滑模控制率,以提高其自适应能力,设计了一种改进型扩张状态观测器,可以对扰动转矩进行估计,并将扰动转矩估计值作为前馈信号补偿给滑模速度环控制器;通过李雅普诺夫判据对所提控制策略的稳定性进行了推导说明。仿真结果表明:与传统滑模控制相比,所提控制策略可使电机在启动和受到负载扰动时系统响应良好,有效改善滑模抖振,提高转矩估计精度和系统控制精度。

六相永磁同步电机新型指数趋近律滑模控制

针对具有非线性、强耦合和参数摄动特性的六相永磁同步电机转速控制问题,提出了一种新型指数趋近律并用于六相电机滑模调速系统,该趋近律将趋近速度与系统状态误差和滑模切换函数相关联,在增大趋近速度的基础上有效抑制了常规滑模控制固有的抖振现象。基于自适应模糊逼近思想,将新型指数趋近律中的切换项连续化,消除了滑模控制的抖振缺陷。仿真结果表明,基于新型指数趋近律的滑模控制策略响应速度快、控制精度高,而且对参数摄动和负载变化具有较好的鲁棒性,可以改善六相电机调速系统的动态品质。

基于模糊滑模控制器和两级滤波观测器的永磁同步电机无位置传感器混合控制

针对传统带有滑模观测器的永磁同步电机控制系统中的转矩脉动大、抖振明显、反电动势估计精度差等问题,在速度环提出了基于双曲正弦函数的新型趋近率,结合模糊控制思想对趋近率参数实现自整定,设计了一种基于新型趋近率的模糊积分滑模速度环控制器;同时,在滑模观测器中提出基于变截止频率低通滤波器和修正反电动势观测器的两级滤波结构来抑制反电动势中的高频分量和纹波分量,并对转子位置进行合理补偿,设计了两级滤波滑模观测器;通过Lyapunov判据对本文提出的控制策略的稳定性进行了推导证明.仿真结果表明,与传统滑模观测器相比,本文控制器可使电机在启动和受到外部扰动时系统响应良好.

基于新型指数趋近律的永磁同步电机滑模变结构控制

为了提高永磁同步电机调速控制系统整体性能,设计了一种新型指数趋近律,在传统的指数趋近律上引入了终端吸引子和系统状态量的幂函数,从而抑制了滑模固有抖振现象,并提高了滑模趋近速度;在该新型指数趋近律的基础上设计了永磁同步电机滑模速度控制器,并与传统指数趋近律进行了仿真试验比较,仿真结果表明,该新型指数趋近律能有效提高电机转速响应速度,有效抑制了抖振现象,提高了系统的鲁棒性。

DC-DC 降压变换器幂次等速趋近律滑模控制

为实现对降压(Buck)变换器输出电压的快速响应及精确控制,削弱传统滑模电压控制SMVC(slidingmode voltage control)的抖振现象,提出一种新型趋近律。通过引入系统状态变量和滑模面系数,重新设计趋近律中的趋近参数,并用幂次趋近的方法取代等速趋近律中的开关函数,利用新型趋近律设计滑模控制器。分析了新型趋近律参数对系统稳态精度和动态响应速度的影响。仿真结果表明,与等速趋近律、PI控制方法相比较,新型控制律输出电压波形比较稳定,动态响应更快,能有效地减少系统抖振以及超调现象。

基于幂次变速趋近律的逆变器环流滑模控制

为抑制逆变器间动态调整过程差异较大所引起的环流,提出一种新型幂次变加速趋近律的滑模控制策略来抑制环流。通过功率特性得出功率与输出电压幅值相角变化率的微分非线性关系,基于滑模面实现控制解耦,根据当前状态位置自动调整幂次项系数而改变趋近速度,使系统快速削弱输出电压幅值与相角波动,更快趋近稳态而达到显著环流抑制效果。仿真结果验证了改进趋近律下系统输出动态响应更快且抗干扰能力强,环流得到极大程度的抑制。

永磁同步电机离散准滑模变结构控制

为了提高永磁同步电机调速系统的动态品质,解决传统PI调节器存在的抗干扰能力弱,鲁棒性差等问题,将滑模变结构控制(SMC)应用于PMSM调速系统,探讨了变结构控制在离散线性系统中存在的问题,分析了当常规的趋近律方法应用在调速系统中时存在的不足;基于一种新的离散变结构趋近律对永磁同步电机滑模速度调节器进行了设计,并与常规趋近律分别进行了试验比较。仿真实验结果表明,基于滑模变结构理论设计的调速系统具有良好的动静态特性和抗干扰的能力。将该新型趋近律用于离散系统,验证了在离散系统中同样拥有良好的仿真效果。

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。

基于新型趋近律的永磁超环面电动机滑模控制

将一种新型指数趋近律的滑模控制策略应用到超环面电机控制系统中,解决了传统指数趋近律滑模增益选取难的问题。基于超环面电机系统的数学模型,设计了指数趋近律滑模控制器,将该电机状态变量的幂次项加入到趋近律的变速项中,同时在变速项中采用饱和函数,使系统状态在滑动层内运动,完成了新型滑模控制器的设计和仿真分析对比。结果表明,该新型趋近律能有效地缩短调稳时间,消除超调现象,提高系统的鲁棒性。

基于新型滑模趋近律的PMSM速度控制

针对传统的永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统速度环控制器鲁棒性低、抗扰性弱的缺点,研究了一种基于新型变指数多幂次趋近律的滑模控制器,该趋近律与传统趋近律相比收敛速度快、抖振小。对于系统存在的内、外部扰动影响控制精度的问题,设计了一种新型扩张滑模扰动观测器对扰动进行观测,并前馈至滑模控制器中,消除系统扰动带来的影响。对该算法进行了仿真验证,结果表明该算法具有一定的优越性。