基于无源性的光伏DC/DC变换器的全局滑模控制

在光伏发电系统中,当其受环境影响时,系统输出电压及功率不稳定,主要由DC/DC变换器来实现其过程能量转换,因此研究高效的DC/DC变换器控制方法具有重要意义;引入了一种满足无源性的DC/DC变换器,同时引入一种新的指数趋近律,设计全局滑模控制策略;所设计控制方法不仅确保了系统状态的稳定性,而且提高了系统的鲁棒性,减弱了DC/DC变换器的抖动现象;并以双向Buck变换器为例,通过Matlab仿真验证了所设计控制器的有效性。     

基于改进指数趋近律的PMSM滑模控制研究

永磁同步电机（PMSM）控制系统中，滑模控制（SMC）以其鲁棒性强的优势得到了广泛的应用。传统的滑模控制存在着超调量大、响应速度慢、抖振严重等问题。针对以上问题，该文选择永磁同步电机为被控对象，设计了一种改进指数趋近律的滑模变结构控制器，所提趋近律对传统趋近律前的切换项进行处理改进，使系统中的运动点分成两段，当距离滑模面较远时，会加速趋近滑模面，当距离滑模面较近时，会明显削弱抖振。仿真结果显示，与传统指数趋近律相比，改进后的指数趋近律，提高了系统的快速性、稳定性以及抗扰动性。     

伺服系统的滑模变结构控制器设计

伺服系统不确定性和离散指数趋近律造成系统的系统抖振,传统的PID控制方法难以实现系统对精度和稳定性的要求.为了提高控制系统的性能,提出滑模变结构控制问题.采用参数辨识法,分别获取被控对象在空载和满载模型,并将空载测试数据按二阶模型结构辨识得到被控对象近似模型,作为离散滑模控制器设计的标称模型,并采用自适应趋近律设计了离散滑模控制器,分别对被控对象的两个模型进行控制仿真.结果表明,离散滑模变结构控制器能够使伺服系统满足要求,对参数摄动和外部干扰具有较强的鲁棒性,提高了控制器性能,为设计提供了依据.     

基于离散变结构控制的DC/DC变换器

运用趋近律形式的离散变结构控制原理,设计了Buck型DC/DC变换器.设计方法简单,易于实现.通过仿真和实验证实了离散变结构控制具有系统内部参数变化时的鲁棒性,并改善了系统的稳态性能.     

自适应非奇异终端滑模控制及其在BPMSM中的应用

为提高终端滑模控制中状态变量的全局快速收敛性, 提出一种自适应变速指数趋近律. 该趋近律引入状态变量的一阶范数, 根据状态变量距离平衡点的远近自适应调整指数趋近速度和等速趋近速度, 从而实现缩短趋近时间的同时削弱系统抖振. 应用该趋近律设计无轴承永磁同步电机(BPMSM) 转子速度及径向位移非奇异终端滑模控制器, 仿真结果表明, 该方法能快速地跟踪转速及径向位移给定值, 系统超调及稳态静差小, 具有较强的鲁棒性.

     

一种离散系统滑模双幂次趋近律设计

在控制理论的研究中,离散系统的滑模变结构控制是控制理论所关注的重要问题,其中趋近律与控制器的设计直接影响系统稳定性及动态性能.为了解决传统趋近律存在系统抖振、动态过程过渡较慢等问题,提出一种基于神经网络的离散系统双幂次趋近律,并设计了相应滑模控制器.经理论证明,该趋近律可以有效抑制系统抖振、加快动态趋近速度并增强系统鲁棒性.通过与单幂次趋近律以及传统双幂次趋近律仿真对比,趋近律具有较快收敛速度并且系统在基于趋近律设计的控制器控制下,动态性能得到明显改善.     

基于干扰补偿趋近律的离散滑模多周期重复控制

针对离散时间系统的多周期干扰抑制问题,提出一种离散滑模多周期重复控制器设计方法.利用非线性幂次函数设计新型离散趋近律,将周期差分等效干扰以加权形式嵌入到趋近律中,构造带干扰补偿作用的离散趋近律,并据此设计离散滑模多周期重复控制器.为了进行控制器参数整定和表征闭环系统的收敛性能,推导准滑模域边界层的表达式.所提出控制方法既能够消除多周期干扰信号,也能够减小准滑模域边界层.数值仿真验证了所提出控制方法的有效性.     

飞机防滑刹车系统模糊滑模控制研究北大核心

针对现在飞机广泛应用的“PD+PBM”控制律难以对具有强非线性和不确定性的飞机防滑刹车系统进行高性能控制的问题,提出飞机防滑刹车系统基于模糊指数趋近律的滑模变结构控制律。先建立具有不确定扰动的飞机防滑刹车系统的地面动力学模型以消除模型误差所带来的不利影响,然后设计了基于指数趋近律的滑模变结构控制律以改善控制性能,并利用李雅普诺夫定理证明了系统的稳定性,最后基于模糊理论对滑模控制律进行优化以抑制抖振。仿真结果表明,基于模糊指数趋近律的滑模变结构控制律控制效果优于“PD+PBM”控制律和传统的滑模控制律,抑制控制器输出抖振效果良好,刹车效率高,控制方法合理有效。     

超混沌系统的一种模糊滑模控制

采用T-S模糊模型对超混沌系统建模,用区域极点配置技术和线性矩阵不等式技术构造满足动静态性能要求的滑模面．在此基础上设计满足指数趋近律的模糊滑模控制器．通过将该控制器应用到Rossler超混沌系统中,验证了所提出方案的有效性.     

基于分数阶滑模控制的无人机轨迹跟踪控制器设计

四旋翼无人机在农业、工业和国防等领域广泛应用,但其复杂的系统特性和对扰动的敏感性使得控制变得困难。首先,考虑分数阶方法具有良好的鲁棒性以及调节灵活性的优点,将整数阶积分滑模面和改进的分数阶指数趋近律相结合,设计出了一种新的分数阶积分滑模控制器。然后,将所设计的分数阶积分滑模控制器应用于四旋翼无人机轨迹跟踪控制问题。仿真结果表明,所提控制器作用下的四旋翼无人机进行轨迹跟踪时响应速度快、无超调,且对外界干扰具有较强的鲁棒性。     

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.     

Buck变换器的改进型互补滑模控制

针对Buck变换器系统中存在匹配和不匹配干扰的问题, 本文提出了一种基于干扰观测器(DOB)的改进型互补滑模控制(CSMC)策略. 首先, 建立存在多重干扰的Buck变换器数学模型, 将模型改写为标准二阶积分型控制对象, 将式中干扰统一为匹配干扰和不匹配干扰. 其次, 设计2个DOB分别估计匹配干扰和不匹配干扰, 实现有限时间内跟踪干扰信号, 以抵消各种不确定性对系统的影响. 然后, 设计互补滑模面, 提出基于等效控制的改进型互补滑模控制律, 保留边界层内鲁棒性的同时, 提升控制器的动态性能, 减小静态误差, 拓宽边界层参数选择范围. 最后, 基于李雅普诺夫理论证明所提出控制器的稳定性. 数字仿真表明, 提出的改进型CSMC控制器结合DOB的总体控制方案能够有效抑制系统匹配和不匹配干扰, 同时获得更快的收敛速度以及更高的跟踪精度.     

基于U模型的Buck变换器控制器设计

为了提高Buck变换器控制系统的设计精度和效率,对Buck变换器非线性建模及控制器的设计进行了研究。结合U模型不损失NARMAX模型非线性特性且易于设计控制器的特点,提出了一个基于输入输出数据的NARMAX建模方法,根据模型的残差,进行了相关性检验以验证模型的有效性。通过将NARMAX模型转化为U模型并基于U模型设计了Buck变换器的极点配置控制器。仿真结果显示,基于U模型的Buck变换器极点配置控制器在调节时间和超调量控制上优于传统的PID控制器。     

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.     

基于模糊自适应分数阶PIλ的APFC控制策略研究及仿真

为解决不间断电源中整流环节对电网产生的谐波污染问题,提高网侧功率因数,基于Boost型单相功率因数校正电路,将分数阶理论、模糊控制理论与传统PID控制器相结合,应用到有源功率因数校正(APFC)系统中,使其具有更好的鲁棒性和较快的动态响应速度。在MATLAB环境下对APFC电路进行搭建,并利用Simulink库中的Fuzzy单元设计模糊控制器。通过系统仿真对控制效果进行验证,结果表明:引入模糊和分数阶控制的APFC系统具有总谐波畸变率(THD)低,动、静态性能良好等优点。     

基于模糊扰动观测器的PMSM积分滑模控制研究

为了克服传统永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)的滑模控制增益大容易产生抖振的问题,提出基于模糊观测器的PMSM积分滑模控制策略。采用新型趋近律设计积分滑模控制器取代传统的滑模控制器,提高系统的动态响应性能。结合模糊控制与自适应控制的特点,设计模糊扰动观测器,能够迅速有效地观测系统内部参数变化和外部扰动,并对积分滑模速度控制器进行前馈补偿,削弱系统抖振的同时提高了系统的鲁棒性。通过李雅普诺夫理论证明了该控制系统的稳定性。仿真及实验结果验证了该方法具有较强的鲁棒性,可以实现良好的跟踪效果并且无抖动。     

一种鲁棒双向直流变换装置的高阶滑模控制器

随着新能源发电技术的发展,双向直流变换器(BDC)因其能量双向流动的特点而被广泛应用于航空航天、充放电控制和电动汽车等领域.由于在上述应用工况下,能源间歇性输入、负载随机性扰动、功率流向切换均会对系统母线电压产生干扰,因此对控制器的鲁棒性要求较高.论文基于Super-Twisting高阶滑模算法,设计了一种互补脉冲宽度调制(PWM)型双向直流变换器的双闭环强鲁棒控制系统.阐明了Super-Twisting相比传统PI控制在鲁棒性和快速性优势的根本性原因,并基于一种类二次型李雅普诺夫函数,给出系统稳定条件,尤其是给出了更精确的Super-Twisting算法收敛时间的估计值.此外,通过等效控制线性化内环控制,解决了变换器应用中由于内环与变换器的非线性特性所导致的外环非线性算法参数设计复杂的问题,使系统外环亦可方便地采用Super-Twisting非线性算法,进一步提升了系统的鲁棒性.本文基于dSPACE半物理平台构建控制器,结合硬件电路进行实物实验平台的搭建.通过与传统PI双闭环控制对比,分别对母线负载扰动和功率流向切换进行了测试.最后通过仿真和实验验证了本文所设计控制器的有效性.     

基于模糊PI控制的光伏直流变换器控制策略研究

以光伏发电系统模型为基础,把直流变换器中的Boost电路作为研究对象,先分别采用占空比恒定的定脉宽调制和占空比可调节的传统PI控制作为控制方法,利用MATLAB/Simulink仿真工具搭建光伏发电系统的主电路模型,进而分别根据不同的控制方法对Boost电路进行仿真分析。由仿真分析得到,定脉宽调制控制和传统PI控制的参数设置均无法适应实际工况的变化。基于此,提出一种模糊PI控制算法,通过对传统PI控制的参数设定进行实时调整,改善Boost电路的输出电压,使系统能更好地克服实际运行工况变化带来的不利影响。通过仿真分析可得,模糊PI控制的鲁棒性增强,并且能够降低系统的输出电压超调,缩短系统的稳定时间,提升系统的抗干扰能力。     

液压驱动伺服机器人的模糊滑模控制研究

针对液压驱动四足机器人伺服系统非线性和不确定性严重的问题,提出了一种快速响应、鲁棒性好、控制精度高的模糊滑模控制器,并进行了仿真研究.首先,建立了液压驱动伺服机器人的液压动力机构非线性数学模型,利用Lyapunov方法设计了滑模控制器;其次,构造了一个模糊边界层宽度调节器,削弱滑模控制的抖振;最后,分析了参考力、液压参数、供油压力及负载刚度变化对系统输出的影响.仿真结果表明,该控制器对液压伺服力系统非线性和参数变化具有较好的控制效果.该方法用于四足液压驱动伺服机器人的控制是可行的、有效的.     

基于自适应模糊滑模控制的船舶航向控制器设计

针对船舶运动系统中固有的非线性、模型不确定性和风、浪、流等的干扰.提出了自适应模糊滑模控制(AFSMC)策略解决船舶的航向控制问题.通过采用模糊逻辑系统逼近系统未知函数,将滑模控制技术与自适应模糊控制技术相结合,设计了船舶航向AFSMC控制器.在滑模边界层内应用PI (proportional-integral)控制代替滑模控制中的切换项,削弱了滑模控制带来的抖振现象.借助李亚普诺夫函数证明了船舶运动系统中的信号都一致有界并利用Barbalat引理证明了跟踪误差渐近收敛到零.在参数摄动和外界干扰情况下进行了航向保持与改变仿真试验,采用AFSMC控制器得到了与无摄动和无干扰情况下相似的输出响应.实验结果表明,所提控制器能有效地处理系统不确定性和外界干扰,控制性能良好,具有很强的鲁棒性.