自抗扰控制在永磁直线电机控制中的应用

针对在工业中广泛应用的PID控制器的特点及存在的问题做了分析,并介绍了自抗扰控制技术的原理、结构、以及控制器的设计.对一个永磁直线电机在考虑将电机耦合视为内扰及外部摩擦干扰情况下的具体实例给出了采用自抗扰控制技术的仿真结果.同时对简化的电机模型也给出了采用PID调节的仿真结果.结合仿真结果可以看到自抗扰控制器的抗干扰性和鲁棒性都优于经典PID控制器.     

基于扩张状态观测器的磁通切换永磁电机的无传感器控制

将线性自抗扰控制应用于磁通切换永磁电机（FSPMM）的无速度传感器控制中,采用线性扩张状态观测器（LESO）构造FSPMM的转速观测器,实现对转速准确而快速的实时估计;设计线性自抗扰控制器（LADRC）作为转速环调节器,系统的鲁棒性被提高了.仿真结果验证了所设计的基于LESO的无传感器LADRC控制策略能够使FSPMM可靠稳定运行,LESO提升了系统的观测精度和响应速度,克服了滑模观测器（SMO）带来的高频抖振和滞后现象;与基于SMO的无传感器PI控制策略相比,所提的控制策略在负载扰动和参数摄动时具有更强的鲁棒性.     

基于线性自抗扰控制技术的永磁同步电机控制策略研究

永磁同步电机(PMSM)具有体积小、高速度、高精度等优势,广泛应用于现代工程实际当中。在多数情况下其控制策略采用经典的PID控制,但较多的实际复杂环境当中,传统的PID所暴露的固有缺陷已经无法满足PMSM的控制高效性。采用先进的线性自抗扰控制策略,其具有不依赖具体对象模型,控制器自身可以估计补偿作用于被控对象的所有扰动的优势,实验仿真结果表明,该方案有效抑制了扰动,进而提高了系统的控制性能。     

基于线性自抗扰的开关磁阻电机调速控制研究

开关磁阻电机调速系统是复杂的非线性时变系统,负载扰动大,变量之间耦合严重,针对上述系统的性能特点提出采用线性自抗扰控制策略对系统进行控制的方法。首先为克服负载扰动变化,电机磁链呈非线性以及电流、位置等参数耦合的内外部干扰问题,设计扩张状态观测器对系统内扰和外扰进行准确估计并实时补偿。然后设计PD（比例-微分）控制器抑制系统给定与扩张状态观测器反馈的观测对象状态变量之间的跟踪误差。最后在仿真平台上对设计的控制系统进行试验并与传统PID控制方案进行对比,结果显示,对于给定的阶跃信号线性自抗扰控制器只需0.09s即可达到稳态且无超调,而PID控制器需要3s才能实现稳定跟踪。因此相比于传统PID控制,线性自抗扰控制器拥有更优的动静态性能,并且系统在外部负载扰动和内部模型参数变化的情况下也有良好的控制效果,表现出了很好的鲁棒特性。     

自抗扰控制器在平面电机控制系统中的应用

针对平面电机调速系统在PID控制下控制性能差的问题,文章提出了自抗扰控制方案,在突加负载或扰动时,用自抗扰控制器进行估计、补偿和控制,解决了PID控制中产生的"快速性"与"超调量"之间的矛盾;文章详细描述了自抗扰控制器组成、平面电机速度控制器的搭建,最后在突加负载和摩擦力突变的情况下,通过比较自抗扰控制和PID控制,结果表明:自抗扰控制具有良好的动态性能和鲁棒性。     

气动加载系统的积分型线性自抗扰控制

气动加载系统是复杂的非线性时变系统,可变参数和不确定性比较多,本文采用积分型线性自抗扰控制器(I--LADRC)对气动加载系统进行控制.自抗扰控制器(active disturbance rejection controller,ADRC)结构简单,不依赖于被控对象精确的数学模型,可以很好补偿被控系统内外各种不确定性.加入积分环节用来弥补ADRC在时变系统控制中存在的不足.在采用VC++6.0的工控试验平台上,将I--LADRC应用于气动加载系统中,分别在加载压力为恒值、方波和正弦波时进行空载和加载实验,并将得到的实验结果与PID控制算法进行比较,实验结果表明该控制算法不仅响应速度快,精度高,并且还具有较强的鲁棒性,具有良好的工程应用前景.     

线性/非线性自抗扰切换控制方法研究

非线性自抗扰控制 (Nonlinear active disturbance rejection control, NLADRC) 较线性自抗扰控制 (Linear active disturbance rejection control, LADRC) 具有跟踪精度高、抗干扰能力强等优点, 但在参数整定、稳定性分析以及控制性能分析等方面有一定的困难, 阻碍了非线性自抗扰控制在实际中的应用, 而线性自抗扰控制成为工程应用的首选.本文提出一种线性/非线性自抗扰控制切换控制方法, 该方法既综合了线性/非线性自抗扰控制的优点, 又解决了非线性自抗扰控制在参数整定、稳定性分析等方面的困难:首先, 分析线性/非线性自抗扰控制各自优缺点, 并给出了一种切换控制策略; 其次, 提出一种基于优化进行查表或利用拟合公式的参数整定方法; 再次, 提出基于劳斯判据和鲁棒波波夫判据的稳定性分析方法.通过仿真验证了该切换方法在跟踪精度、抗干扰能力等方面具有一定优势.该切换控制方法将有助于更好地发挥非线性机制在要求实现高精度、高抗扰能力场合的独特优势, 有望在工程实际中获得应用.     

电液比例位置同步线性自抗扰控制

电液比例位置同步液压系统受到元件安装精度、死区非线性以及系统参数摄动等因素的影响,导致两侧子系统性能不一致进而引起位置不同步.针对这一问题,提出由位置控制器、死区补偿器、同步控制器组成的复合控制方案.首先,建立电液比例位置控制系统数学模型,并分析系统内部参数摄动及比例阀死区特性对同步控制精度造成的影响.在此基础上,设计线性自抗扰同步控制器,实现对系统内外扰动的实时估计与主动补偿,同时为提高液压缸动态性能,减小稳态误差,设计了比例阀死区补偿器.仿真和实验结果表明,自抗扰控制器有效地抑制了内外扰动,提高了位置同步控制精度,而死区补偿器的引入改善了系统动态响应性能,降低了稳态位置同步误差.     

一般工业对象的二阶自抗扰控制

自抗扰控制器（Auto-Disturbance-Rejecion Controller,ADRC)在较广泛的一大类不确定系统和系统中存在强干扰的情况下表现出很强的适应性和鲁棒性。基于ADRC的控制能力，研究了用二阶ADRC来控制一般工业对象（一至三阶）的问题，理论分析和数值仿真结果表明，二阶ADR 不但能够控制存在扰动的一阶和三阶线性，非线性对象，而且控制效果也很理想，充分体现出非线性控制器的优点。另外，二阶ADRC的参数也容易调整。     

双边磁通切换直线电机无速度传感器控制

为了实现良好的双边磁通切换永磁直线电机(DLFSPM)的速度辨识,提出了一种带锁相环的滑模观测器进行控制。首先,基于DLFSPM电机特性,建立其数学模型,并设计该电机的传统滑模观测器的控制策略;然后针对传统滑模观测器存在抖动和角度偏差的问题,引入锁相环算法,并使用新切换函数代替符号函数,从而消弱抖振和较小角度偏差;最后对该系统在速度突变、负载突变工况下的动态性能进行仿真研究。仿真结果表明,优化后的滑模观测器控制策略能有效减小系统抖振,速度识别精准,波动小,电机工作平稳,鲁棒性好,动态响应快,证明了所提控制策略的可行性和有效性。     

永磁直线电机的无模型自适应控制方法研究

将基于全格式线性化的单入单出非线性离散时间系统的无模型学习自适应控制方法应用在永磁直线电机的速度和位置控制中.控制器的设计是无模型的,是直接基于称为拟梯度的向量,拟梯度向量是通过新型参数估计算法,根据给出的永磁直流直线电机运动模型的输入输出信息在线导出的.无模型控制方法非常适用于实际的阶数难以知道或难以辨识,且是时变的非线性系统.实现了系统阶数较高时的有效控制,弥补了经典自适应控制阶数高时在线计算量过大而不能适应于系统快速变化过程的不足.利用Matlab软件进行仿真实验,验证了该方法对电机这种具有不确知动态的非线性系统的稳定性和抑止外部干扰和噪声的有效性和鲁棒性.     

永磁同步直线电动机自抗扰控制算法研究

针对永磁同步直线电动机对于外界扰动以及系统参数变化敏感的特点,在传统自抗扰控制技术的基础上,结合前馈和反馈控制,提出一种改进型自抗扰控制算法,利用该算法可有效观测并补偿永磁同步直线电动机速度及位置控制系统中的动态耦合扰动。仿真结果表明,与经典PID控制及传统自抗扰控制算法相比,改进型自抗扰控制算法具有更好的动静态特性。     

基于互补滑模控制和迭代学习控制的永磁直线同步电动机速度控制

为满足永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统高速度高精度的要求,抑制不确定性对系统性能的影响,提出一种互补滑模控制(CSMC)和迭代学习控制(ILC)相结合的控制方法.该方法结合了CSMC强鲁棒性的优点和ILC跟踪精度高的特点,以CSMC中积分滑模面为基础设计新型迭代学习律,既可利用ILC对系统未建模动态进行估计,抑制端部效应、齿槽效应和摩擦力等周期不确定性的影响,又可利用CSMC减小参数变化和外部扰动等非周期不确定性对系统的影响,从而提高控制器的收敛速度和收敛精度,保证系统具有较强的速度跟踪性能.实验结果表明,该方法有效地提高了系统的动态响应能力,改善了速度跟踪精度.     

永磁同步电动机的参考模型逆线性二次型(MR-ILQ)最优电流控制跟踪鲁棒性

过渡响应的鲁棒性反映输出误差的最大瞬时值. 利用l_∞范数和线性矩阵不等式(LMI), 给出了评价电流控制系统鲁棒跟踪性能的方法. 采用该方法直接评价了电流控制系统的跟踪鲁棒性能. 以内埋式永磁同步电动机为例, 对阶跃和正弦电流给定信号下的最优电流控制系统以及调速系统进行了仿真研究, 结果表明合理的控制器参数选择, 使系统能实现电流的准确跟踪以及精确的速度控制, 对参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性.     

基于连续控制集的永磁同步直线电机模型预测控制

永磁同步直线电机(permanent magnet linear synchronous motor, PMLSM)目前多被应用于直线牵引系统,例如轨道交通、无绳电梯等.传统的永磁同步直线电机预测控制主要考虑有限控制集模型预测控制(finite-control-set model predictive control, FCS–MPC),在一个系统采样周期从备选的开关状态中选择一个相对最优的开关状态送入逆变器中.该方法的计算量通常随着预测步长的增加呈几何增长,因而限制了其广泛使用.本文针对PMLSM提出一种基于二次优化的连续控制集模型预测控制(continuous-control-set model predictive control, CCS–MPC)策略.该方法在每个周期内选择两组开关状态送入逆变器,表现为两个相邻电压矢量的合成,因而可以达到更为平滑的控制效果.策略结合了FCS–MPC中的扇区划分原理,将扇区中的两个相邻非零矢量和一个零矢量等效合成为二次优化的最优控制矢量.与此同时,在二次优化的框架下CCS–MPC有效地避免了多步预测控制中计算量过大的问题.仿真与实验结果表明在相同条件下,所提方法相较于空间矢量调制以及FCS–MPC能获得更好的PMLSM控制效果.     

永磁同步直线电机的分数阶超螺旋滑模控制

为了提高永磁同步直线电机的跟踪性能,增强系统的鲁棒性,本文提出了分数阶超螺旋滑模控制策略.首先,针对外部扰动以及系统的未知状态设计广义超螺旋观测器,其能够精确估计永磁同步直线电机的速度和外部扰动.其次,将分数阶理论和终端滑模控制理论相结合,提出有限时间收敛的分数阶超螺旋滑模控制器,以实现永磁同步直线电机的跟踪控制.最后,通过仿真对比验证所提方案的有效性.     

无速度传感器永磁同步电动机反推控制

利用永磁同步电动机定子交轴电流和转速方程构造降维线性Luenberger观测器来获得电动机的转速,观测器简单易行,通过特征值的配置可以获得快速的收敛速度.采用新颖的非线性控制策略———Backstepping———来设计速度跟踪和电流控制器,系统具有快速的速度跟踪和转矩响应.给出了系统的稳定性证明,并通过Matlab仿真,验证了系统设计的有效性和可行性.     

基于自适应模糊控制器和非线性扰动观测器的永磁直线同步电机反馈线性化控制

由于永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统应用于一些高精密场合,因此克服系统存在的负载扰动、参数变化等不确定性影响是提高系统性能的关键.针对不确定性问题,采用一种基于自适应模糊控制器(AFC)和非线性扰动观测器(NDO)的反馈线性化控制方法.首先设计反馈线性化控制器(FLC)实现系统的线性化,便于位置跟踪;其次采用ND...     

基于间接自适应鲁棒的永磁同步电机电流控制器设计

针对永磁同步电机(PMSM)电流环非理想反电势的抑制问题,本文提出一种基于鲁棒最小二乘(RRLS)自适应律的间接自适应鲁棒控制(IARC)方法.该控制方法基于自适应鲁棒控制(ARC)理论,根据电机状态方程构造最小二乘型自适应律,加入修正因子增强自适应律对系统中扰动的鲁棒性.本文理论证明了该方法的稳定性.通过建立含有非理想反电势的电机模型,设计IARC电流控制器,并分析说明IARC具有比直接ARC更好的输出跟踪性能和扰动抑制能力.最后,通过仿真和实验验证了该方法的有效性.     

基于广义超螺旋算法的无速度传感器永磁同步电机有限时间速度控制

针对三相表贴式永磁同步电机,本文首先根据广义超螺旋算法(GSTA),设计出广义超螺旋观测器,能够估计电机的转子位置和转速.然后基于上述设计的广义超螺旋无速度传感器,结合有限时间控制理论,设计出有限时间速度控制器,可以实现基于无速度传感器下的有限时间速度调节.通过仿真和实验验证了上述方法的有效性.