基于扩张状态观测器的二质量系统非奇异快速终端滑模控制

针对含未知负载信息的二质量伺服系统,提出一种基于有限时间扩张状态观测器的非奇异快速终端滑模控制方法.首先,利用电机侧位置信息设计有限时间扩张状态观测器估计系统的扰动,并将估计值融入到控制器中作为前馈项对系统的未知扰动进行补偿;然后,引入一种新型的滑模趋近律,该趋近律能够避免传统滑模控制中存在的奇异性问题,据此设计非奇异快速终端滑模控制器,保证系统状态在有限时间内收敛到原点,并根据李雅普诺夫稳定性理论分析闭环系统的稳定性;最后,通过仿真和实验验证所提出方法的优越性.结果表明,与传统的PID等控制相比较,所提出的基于扩张状态观测器的有限时间滑模控制方法能够提高系统的跟踪性能,并有效增强二质量伺服系统的抗扰动能力.     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机滑模控制

针对永磁同步电机对外部负载扰动和参数变化比较敏感的控制问题,研究了一种基于扩张状态观测器和趋近律的滑模控制方法.该方法首先对扩张状态观测器进行了设计,然后分别建立了基于扩张状态观测器和趋近律的滑模控制,并用双极S型函数代替符号函数用以削弱滑模抖振,最后对稳定性进行了证明.仿真结果表明:设计的控制方法不仅具有很强的鲁棒性和强抗干扰能力,而且响应速度快,控制精度高.     

直流降压变换器的降阶扩张状态观测器与滑模控制设计与实现

本文针对直流降压变换器的负载电阻扰动和输入电压变化等系统不确定因素对输出电压的影响,提出了基于降阶扩张状态观测器的滑模控制方法(SMC+RESO).首先设计降阶扩张状态观测器对系统状态,负载电阻扰动和输入电压变化进行估计,然后基于估计值利用滑模控制技术设计控制器,实现对直流降压变换器系统给定电压跟踪的快速性和准确性.值得注意的是,不同于文[1]所提出的基于扩张状态观测器的滑模控制方法(SMC+ESO),本文所提出的方法采用降阶扩张状态观测器,实现简单,且无需电流传感器,减小了实际应用的成本.利用Lyapunov稳定性定理从理论上证明了所设计的控制器可以保证闭环系统的稳定性.仿真和实验结果表明,与已有的基于扩张状态观测器的滑模控制方法相比,所提出的控制方法更好地改善了系统的跟踪性能和对干扰和不确定性的鲁棒性能,且减少了成本,但是牺牲了系统稳态性能.     

带宽化扰动观测复合滑模的闭链机构协调控制

针对闭链机构关节协调控制问题,在耦合空间中提出了一种带宽化扰动观测器复合等速趋近律的滑模控制方法.扰动观测器保留扩张状态观测器的计算结构,使用观测误差的比例、积分、微分(P, I, D)估计扰动;它与滑模控制复合,不但放宽了滑模切换增益的边界条件,而且消除了抖振.使用等速趋近律,切换增益可根据执行器饱和限制条件计算获得,其他控制参数结合带宽参数化法整定.仿真和实验表明,带宽化扰动观测器复合滑模控制,可以在系统限制允许的范围内有效解决闭链机构协调控制问题,且具有参数物理意义明确,易整定的优点.     

带扩张状态观测器的PMSM双滑模控制北大核心CSCD

立足于提高永磁同步电机调速系统的可靠性和鲁棒性,在矢量控制基础上提出了带扩张状态观测器(ESO)的双滑模控制方法。设计了改进型扩展滑模观测器的无速度传感器策略,利用锁相环提取转子位置和转速信息,节约了成本,提高了系统可靠性;设计了新型变指数趋近律滑模速度控制器取代PI控制器,通过扩张状态观测器对扰动项进行补偿得到期望的q轴电流,提高了系统的快速性和鲁棒性。仿真结果验证了控制方案的有效性与正确性。     

虚假数据注入攻击下直流微电网的滑模控制

针对一类控制通讯信道受到攻击下直流微电网系统母线电压波动问题,提出一种基于滑模控制方法的镇定策略,以实现动态控制与快速响应.首先,在直流微电网系统中引入蓄电池储能系统并构建系统数学模型;其次,设计积分滑模控制策略,控制储能系统注入镇定电流以稳定直流母线电压,从而抑制非线性扰动和虚假数据注入攻击对系统性能的影响;然后,借助适当的Lyapunov泛函,得到确保滑动模态渐近稳定和滑模面可达性的充分条件,保证直流微电网系统能够实现对负载需求的迅速响应及稳定运行;最后,通过Matlab数值仿真验证所提出的滑模控制策略的有效性.     

扰动下永磁同步风力发电机的改进滑模控制

针对永磁直驱同步风力发电机传统PI矢量控制方式鲁棒性差的问题,提出一种非奇异快速终端滑模控制方法.针对滑模控制中的抖振问题,在指数趋近律中引入光滑连续的双曲正切函数代替符号函数;针对滑模控制中的外部扰动问题,采用扩张状态观测器进行在线估计和补偿,得出基于扩张状态观测器的非奇异快速终端滑模控制器.使用Matlab/Sim...     

基于ESO的Buck型变换器趋近律控制

针对Buck型变换器系统中存在的时变干扰,如输出负载波动,本文提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的趋近律控制方法。首先,对系统中存在的时变干扰进行建模,把抑制时变干扰问题转换为抑制匹配和非匹配扰动问题。其次,设计一种扩张状态观测器,用于估计匹配和非匹配扰动。然后,根据提出的新型指数幂次趋近律设计滑模控制器,结合ESO,有效抑制时变干扰对系统的影响,并通过Lyapunov稳定性定理分析观测器的收敛性和闭环控制系统的稳定性。最后,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于ESO的永磁同步电机伺服系统快速终端滑模控制

为了优化永磁同步电机(PMSM)伺服系统的控制性能, 本文提出了一种基于非奇异快速终端滑模控制(NFTSMC)和扩张状态观测器(ESO)的复合控制策略. 论文首先建立了考虑集总扰动的永磁同步电机数学模型, 根据所定义的非奇异终端滑模面和趋近律, 设计了位置跟踪控制器, 所设计的控制器采用非级联结构替代了传统的位置环和速度环控制器, 并通过李亚普诺夫定理证明了稳定性和有限时间内收敛. 为了进一步提高系统的抗扰动性能, 本文引入了扩张状态观测器来估计系统扰动并将其应用于前馈补偿. 然后, 文章对系统整体进行了稳定性证明. 最后,文章完成了基于所设计控制器的仿真和实验验证. 结果表明, 该控制器具有良好的位置跟踪性能且收敛速度快, 对外部干扰具有强鲁棒性.     

基于混合滑模控制器和反正切观测器的SPMSM直接转矩控制

针对基于传统PI控制的表贴式永磁同步电机(SPMSM)直接转矩控制系统抖振和相位延迟等问题,在转速环节设计新型趋近律,采用模糊自适应方法,实现趋近律参数的动态调节,并通过Lyapunov方法证明稳定性.利用super-twisting滑模策略生成参考电压矢量,完成混合滑模控制器的设计,建立基于反正切函数的滑模观测器,并对转子位置进行合理补偿.仿真实验表明,与PI控制、基于指数趋近律的滑模控制器相比,所设计的控制器在电机空载起动和外加干扰情况下均能有效提高系统响应,显著降低抖振,与其他模型参考自适应观测器相比,所设计观测器能有效减小相位延迟,转子位置辨识结果更准确.     

采用ESO的Boost变换器改进滑模控制

本文针对Boost变换器的负载电阻扰动和输入电压变化等系统不确定因素对输出电压的影响,提出了一种基于扩张状态观测器的改进滑模控制算法.首先,设计扩张状态观测器对系统状态、负载电阻和输入电压值进行估计,然后基于得到的估计值采用改进滑模控制算法设计系统控制器.通过理论分析,证明了Boost变换器闭环控制系统的稳定性.仿真和实验结果表明,与传统的滑模控制算法相比,本文所提出的控制算法更好地改善了系统的跟踪性能,提升了系统的鲁棒性.     

基于改进模糊PI控制的双有源桥DC-DC变换器

在直流微电网中,针对直流负载扰动的过程会造成直流电压动态响应速度缓慢;同时,负荷投切时会引起直流电压超调量大的问题。采用改进模糊PI控制,并将其应用在直流微电网中储能单元的双有源桥DC-DC变换器。首先,在现有模糊PI控制中加入预处理环节,该环节对直流电压的误差大小进行及时判断与跟踪,使直流母线电压迅速达到参考值,提高了直流电压的动态响应速度;其次,分析了现有模糊PI控制算法的规则表对参数调节过程中存在精确度不足的规则,对其进行修改得到改进模糊PI控制的规则表,以减小直流电压的超调量;最后,对所提的改进模糊PI控制进行仿真对比验证。仿真结果表明:对现有的PI控制器和模糊PI控制器而言,改进的模糊PI控制器在稳态响应速度、超调量以及抗干扰性能上得到显著提高,提高了直流母线电压质量。     

UDE-based sliding mode control of DC–DC power converters with uncertainties

The DC–DC power converter plays an important role in solar systems to provide the stable DC bus voltage, but which is easily subject to various uncertainties and disturbances in practical operation. In this paper, an uncertainty and disturbance estimator (UDE) based sliding mode control approach is applied to improve the performance of power converters. The UDE is designed for the estimation of both the matched and mismatched uncertainties. To address the mismatched uncertainties, an adaptive sliding mode function is constructed with the compensation of the estimated uncertainties, which renders a chattering-free robust control law. Simulation and experimental results illustrate that the proposed control scheme achieves good dynamic performance, strong robustness and chattering reduction in the presence of uncertainties and disturbances     

基于滑模干扰观测器的直流电机系统复合控制

随着直流电机设备在农林业、制造工业和航空航天领域应用得越来越广泛,实际工程对其性能的要求也越来越高。针对直流电机系统控制中面临的建模误差、参数摄动以及摩擦力矩干扰问题,提出一种滑模干扰观测器(SMDOB,sliding mode disturbance observer),其输出可作为控制系统中干扰补偿的设计依据。基于所设计的内环SMDOB,并利用不变性原理,提出一种外环复合控制方案,从而实现直流电机系统的位置跟踪能力。仿真结果表明,相比传统的控制方案,该控制方案下电机系统的跟踪性能更好,对建模误差、参数摄动以及摩擦力矩干扰的鲁棒性更高。而且,该控制方案的结构较为简单,易于工程实现。