永磁直线同步电机自适应非线性滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服控制系统易受参数变化、外部扰动、非线性摩擦力等不确定性因素的影响,采用了一种自适应非线性滑模控制(ANLSMC)方案。首先,建立了含有不确定性因素的PMLSM动态方程,然后,通过速度作为状态变量的非线性函数和广义滑模面相结合,设计了非线性滑模面,这样不仅提高了系统的响应速度,而且增强了系统的鲁棒性。通过自适应控制在线调整趋近律中的控制增益来调节系统状态轨迹到达滑模面的趋近速度,削弱了抖振现象,同时减少了系统跟踪误差,进而提高系统的控制精度。最后,实验结果表明所采用的控制方案有效可行,与滑模控制(SMC)和非线性滑模控制(NLSMC)相比,ANLSMC不仅提高了系统的响应速度,而且改善了系统的跟踪精度和鲁棒性能。     

基于积分滑模的永磁直线同步电动机直接推力控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)直接推力控制(DTFC)存在推力纹波和稳态误差等问题,提出一种基于积分滑模的PMLSM伺服系统DTFC方案。利用速度与推力作为状态变量,在同步旋转定子磁链矢量坐标参考系中构建二阶非线性状态空间方程,并根据此空间状态建立积分滑模控制律,取代独立的速度控制器与推力控制器,简化了系统的控制结构,提高了系统的动态响应。选用饱和函数作为切换函数,降低了滑模控制(SMC)的抖振现象,进一步消除速度跟踪中的稳态误差,提高了系统的鲁棒性。利用李雅普诺夫稳定性分析证明了积分滑模控制器是全局渐近稳定的。通过实验验证了所提出的方法是有效的,与采用PI控制的DTFC相比,基于积分滑模的DTFC系统具有更快的动态响应,更好的稳态控制性能和较强的鲁棒性能。     

基于UKF的永磁直线电机进给系统位置与速度估计

Unscented卡尔曼滤波器(UKF)在许多非线性估计及控制问题中取得了成功的应用.针对永磁直线同步电机(PMLSM)进给系统的特点,将UKF引入PMLSM的位置与速度估计中,建立了基于UKF的无位置传感器PMLSM进给系统.通过迭代搜索分析滤波器参数对UKF估计性能的影响,并对噪声方差阵参数进行了优化.分别对PMLSM有位置传感器进给系统和无位置传感器进给系统进行了仿真研究.仿真结果表明,UKF具有较高的估计性能,基于UKF的的无位置传感器PMLSM闭环控制系统在宽的速度范围内具有较好的速度响应特性,对初始位置误差具有较快的收敛特性.最后通过实验验证了UKF算法在PMLSM的状态估计中的有效性.     

永磁直线同步电动机改进全局滑模变结构控制研究

针对滑模控制永磁直线同步电动机（PMLSM）不能实现有限时间控制以及全局滑模控制（GSMC）不能实现快速收敛的问题,提出了一种改进型GSMC算法来设计直线伺服速度控制器。该算法采用了由非线性项、线性项相结合的动态滑模面以及等速趋近律,非线性滑模面衰减函数由3个指数函数项组成一阶可导函数, 并能在有限时间内衰减为零。仿真结果表明,改进GSMC不仅使系统具有全局鲁棒性,且能在保证高跟踪精度的同时加快响应速度和抗干扰能力。     

基于滑模观测器的永磁直线同步电机速度控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)在速度跟踪控制过程中因其模型具有非线性、参数时变性以及变量间的随机耦合等特点,导致电机速度跟踪控制精度低,提出了一种滑模观测器的永磁直线同步电机反馈线性化速度跟踪控制方法。首先建立了永磁直线同步电机的非线性模型,采用非线性坐标变换以及非线性状态反馈方法将电机系统进行了解耦处理,从而得到具有独立的非线性特点的电流和速度子系统。并设计了速度跟踪控制器,对反馈线性化所需要的动子加速度以及负载扰动信号,设计了一种扩张滑模观测器对其进行有效观测。仿真实验结果表明:该控制方法能够有效提高电机的速度跟踪精度拥有较好的鲁棒性。     

基于神经网络的永磁直线同步电机自适应滑模控制

针对永磁直线同步电机（PMLSM）直接驱动系统的非线性与电机参数时变、易受扰动的特性,将滑模控制和神经网络控制相结合,用两个神经网络控制器分别实现滑模等效控制和滑模切换控制,构成神经网络自适应滑模控制。仿真结果表明,神经网络滑模控制和常规的滑模控制相比,具有更好的动态稳定性和跟踪性能,对外界干扰具有较强的鲁棒性。     

汽轮发电机自适应Terminal滑模综合控制

提出了汽轮发电机励磁与汽门协调Terminal滑模控制。针对发电机综合控制存在的两个输入变量,通过构造两个非奇异的Terminal滑模面,实现解耦控制。Terminal滑模面中含有非线性函数,使得误差能够快速收敛,从而取得良好的控制效果。利用自适应律实时估计扰动上界,从而使控制器具有很强的鲁棒性。通过李亚普洛夫理论证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明,所设计的汽轮发电机自适应Terminal滑模综合控制器能够快速阻尼功率振荡,提高电力系统的稳定性,维持机端电压。     

汽轮发电机自适应Terminal滑模综合控制

提出了汽轮发电机励磁与汽门协调Terminal滑模控制.针对发电机综合控制存在的两个输入变量,通过构造两个非奇异的Terminal滑模面,实现解耦控制.Terminal滑模面中含有非线性函数,使得误差能够快速收敛,从而取得良好的控制效果.利用自适应律实时估计扰动上界,从而使控制器具有很强的鲁棒性.通过李亚普洛夫理论证明了控制系统的稳定性.仿真结果表明,所设计的汽轮发电机自适应Terminal滑模综合控制器能够快速阻尼功率振荡,提高电力系统的稳定性,维持机端电压.     

永磁直线同步电机自适应反推全局快速终端滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统位置跟踪精度易受参数变化、负载扰动、摩擦力等不确定性因素影响的问题,提出自适应反推全局快速终端滑模控制(ABGFTSMC)方法。首先,建立含有不确定性的PMLSM动态数学模型。然后,采用反推控制将复杂的非线性系统分解成低阶子系统,并利用全局快速终端滑模控制将系统状态快速收敛到平衡点,提高系统的响应速度,增强系统的鲁棒性;再结合自适应控制实时调整切换控制增益值,以便获得合适的切换增益,从而削弱了抖振现象。从理论上证明了该控制方案能够使系统获得快速收敛性和良好的跟踪性。最后,通过系统实验证明了所提出的控制方案不仅具有更快的收敛性,而且具有更快的跟踪性和更强的鲁棒性。     

永磁直线同步电机的智能互补滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统的位置跟踪精度问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的智能互补滑模控制(ICSMC)方法。建立了包含端部效应、参数变化、外部扰动及非线性摩擦等不确定性因素的PMLSM动态方程。设计了互补滑模控制器,采用广义滑模面和互补滑模面相结合的设计,降低了系统跟踪误差,提高了系统响应速度,并削弱了抖振现象;利用RBF神经网络直接对系统存在的不确定性进行估计,在线调整RBF网络参数以改善系统动态性能,提高系统鲁棒性,并用李雅普诺夫定理保证系统闭环稳定性。通过分析系统实验结果,验证了所提出的控制方法有效降低了系统跟踪误差,并使系统具有良好的动态性能和鲁棒性能。     

基于改进型速度滑模控制器的永磁直线同步电机伺服系统

针对微分滑模控制降低系统稳定性和滑模控制固有的抖振问题,并对变指数趋近律滑模控制存在的不足进行改进,研究了一种新型积分滑模控制器,并将它应用于永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统的速度环控制中。通过MATLAB/Simulink及MATLAB编程搭建PMLSM伺服系统仿真模型。仿真结果表明,与传统PI和变指数滑模控制相比,新型滑模变结构控制器不仅能有效抑制滑模变结构的抖振,还增强了控制系统的快速性和鲁棒性。这为进入下一步系统平台试验提供了理论和仿真依据。     

基于改进滑模速度控制器的永磁直线同步电机直接推力控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)直接推力控制中存在的超调量大、抗负载扰动能力差、响应速度慢等问题,提出了一种改进的滑模控制速度调节器。该算法中滑模控制趋近律的设计在等速趋近律的基础上引入加权积分型增益的趋近律,能有效避免系统不在滑动模态阶段时切换增益的增大。仿真结果表明:与传统PI速度控制相比,采用改进后的滑模速度控制器应用在PMLSM直接推力控制系统中,系统速度在负载变化时的响应时间缩短、抗扰动能力明显提升,增强了PMLSM推力响应的抗扰动性能。     

永磁直线同步电机滑模最优控制

为了解决永磁直线同步电机（PMLSM）运行过程中对系统参数摄动及负载扰动等不确定因素敏感的问题,提出利用滑模变结构控制和最优控制相结合,实现PMLSM高性能鲁棒控制。首先,利用线性二次型最优控制方法来确定系统的反馈增益和控制律;然后,利用滑模变结构控制理论改进最优控制律,保证最优控制过程的鲁棒性,从而设计出滑模最优控制器。仿真结果表明,滑模最优控制与传统PI控制相比具有更好的动态稳定性,对外界干扰具有较强的鲁棒性。     

三相三线制并联型有源电力滤波器的准滑模变结构控制

提出一种基于准滑模变结构控制（QSMC）的有源电力滤波器的控制策略,用于减小常规滑模控制中存在的抖动问题。使用的方法是将系统的运动轨迹限制在理想滑动模态的某一领域 内,从而实现对滑模控制非线性部分进行处理,保证了在减小了系统的抖动的同时系统又具有较好的鲁棒性。同时分析了该装置的原理及控制方法,并对控制器的存在性,可达性及稳定性进行了分析。仿真结果证明了该控制算法简单,响应速度快,对外界噪声干扰和参数摄动具有鲁棒性等特点,对抖动也具有较好的抑制作用。     

凸极永磁同步风力发电机无速度传感器控制

基于全阶滑模观测器的凸极永磁同步风力发电机无速度传感器控制可以通过提高滑模增益来提高系统的鲁棒性,但提高滑模增益会放大滑模噪声.为了解决这个矛盾,文中提出了有效反电动势的概念,并基于有效反电动势的概念设计了一种全阶状态滑模观测器,分析了该全阶状态滑模观测器的滑模抖振抑制特性和转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性.与全阶滑模观测器相比,所建立的全阶状态滑模观测器在不放大滑模噪声的前提下,可进一步提高转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性.实验结果表明,该方法可实现稳定的无速度传感器控制,具有良好的动稳态特性,转子位置估计对转速估计误差具有更强的鲁棒性.     

基于神经网络给定补偿的交流永磁直线伺服系统滑模控制

针对直接驱动的永磁直线同步电动机 (PMLSM )伺服系统 ,应用滑模变结构控制理论设计了一种具有强鲁棒性的速度控制器。为使系统具有自学习能力 ,削弱滑模控制所引起的“抖振” ,采用基于神经网络前馈给定补偿的滑模控制策略。仿真结果表明 ,该方案有效地克服了永磁直线同步电机特有的端部效应所产生的推力波动对系统的影响 ,对参数变化及阻力扰动具有很强的鲁棒性 ,而且提高了系统的稳态性能     

基于超螺旋滑模观测器的永磁同步直线电机无模型控制

针对永磁同步直线电机(permanent magnet linear synchronous motor, PMLSM)在运行过程中因参数失配和外部扰动导致控制性能下降的问题,提出一种基于超螺旋滑模观测器的永磁同步直线电机无模型控制策略。根据PMLSM在dq旋转坐标系下参数摄动时的数学模型建立电机对应的新型超局部模型,以避免参数失配。基于该新型超局部模型,结合滑模控制设计了无模型滑模速度控制器,通过Lyapunov稳定性理论证明该控制器的稳定性。同时,为削弱传统扩展滑模观测器对新型超局部模型中未知量观测的抖振,提高控制精度,设计超螺旋滑模观测器(super-twisting sliding mode observer, STSMO)对未知量进行在线辨识并实现前馈补偿。最后,将传统滑模控制、基于传统扩展滑模观测器的无模型控制算法与所提方法进行仿真和硬件在环实验对比,结果表明所提方法改善了PMLSM控制系统的动态响应性能,具有较强的鲁棒性。     

永磁直线同步电机自适应互补滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)易受非线性因素影响而降低伺服系统鲁棒性的问题,提出一种自适应互补滑模控制方法。永磁直线同步电机的非线性因素包括系统参数变化、电机端部效应及外部不确定性的扰动。互补滑模控制将积分滑模面与广义误差滑模面相结合,将系统状态轨迹限定在两个面的交线上,缩短了状态轨迹达到滑模面的时间,提高了位置跟踪精度。为了进一步改善系统鲁棒跟踪性能,利用自适应控制对不确定扰动因素的上界进行估计,减小不确定因素对系统的影响,改善滑模控制的抖振现象。实验结果表明所提出的控制方法是有效可行的,自适应互补滑模控制不仅提高了系统的跟踪性能,而且更有效地抑制了不确定因素对控制系统的影响。     

高性能永磁同步电动机位置控制系统

在磁场定向控制的永磁同步电动机数学模型上,利用一种增广的数学模型,将滑模变结构和二次型最优方法结合进行位置控制。提高了系统在外部负载干扰和系统参数变化下的鲁棒性和控制精度;同时证明了该控制方式下系统的稳定性。实验结果表明:该方法实现简单,具有较好的位置响应和抗干扰能力。     

基于滑模变结构控制的磁浮列车悬浮控制研究

磁浮列车悬浮控制系统是一个典型的非线性、开环不稳定系统,传统控制是将系统非线性模型在其平衡点位置进行线性化处理,线性化后的模型进行PID控制,设计出的控制器在系统平衡点附近的范围产生控制效果,如果系统受到较大的外部干扰,将失去控制效果。为解决磁悬浮控制系统鲁棒性差和稳定裕度不足的问题,提出一种滑模变结构的控制算法,控制律采用消减抖振的指数趋近律。经过稳定性分析和仿真结果分析比较,得出此滑模控制方法不但具有动态响应快、无超调量以及鲁棒性强等特点,而且控制结构简单易于实现。