永磁同步电机无模型自适应滑模补偿预测控制 被引量：1

1

作者 刘慧博 张翀 黄前柱 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第4期165-171,共7页

针对在永磁同步电机矢量控制系统中应用模型预测控制方法设计控制器时依赖电机数学模型参数,当电机运行过程中参数变化时,引起控制器参数与电机参数失配,导致系统控制性能降低。提出一种无模型自适应预测控制方法,利用系统输入输出数据... 针对在永磁同步电机矢量控制系统中应用模型预测控制方法设计控制器时依赖电机数学模型参数,当电机运行过程中参数变化时,引起控制器参数与电机参数失配,导致系统控制性能降低。提出一种无模型自适应预测控制方法,利用系统输入输出数据和时变的伪偏导数建立预测模型;又由于无模型自适应预测控制方法没有反馈校正环节,易受外部扰动的影响,设计一种新型高阶滑模补偿器作为校正部分,以提高控制系统的鲁棒性且抑制滑模自身的抖振,最后MATLAB仿真验证了无模型自适应高阶滑模补偿预测控制方法的优越性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 矢量控制 无模型自适应预测控制 高阶滑模补偿器

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基于分数阶扩展滑模扰动观测器的PMSM无模型控制算法研究

2

作者 程梦坤 储剑波 《电机与控制应用》 2024年第10期51-61,I0006,I0007,共13页

针对永磁同步电机调速控制系统突加负载时导致转速波动较大的问题,提出了一种基于分数阶扩展滑模扰动观测器(FOESMDO)的转速环新型无模型控制方案。新算法为了改善调速系统的动、静态性能,建立了不含电机参数的永磁同步电机新型超局部模... 针对永磁同步电机调速控制系统突加负载时导致转速波动较大的问题,提出了一种基于分数阶扩展滑模扰动观测器(FOESMDO)的转速环新型无模型控制方案。新算法为了改善调速系统的动、静态性能,建立了不含电机参数的永磁同步电机新型超局部模型,以此为研究对象,借助快速终端滑模控制和改进型滑模切换函数设计新型无模型滑模控制器;同时为了提高扰动估计的准确性及减小滑模控制存在的抖振现象,改进算法采用分数阶扩展滑模扰动观测器进行超局部结构中未知部分的在线估计;最后,将所提出的基于FOESMDO的新型切换函数快速终端滑模控制方法同传统方法进行仿真对比,验证了新型无模型控制算法(FOESMDO-ISFFTSMC)在提高调速系统的响应速度和抗干扰能力方面的优异性能。 展开更多

关键词 永磁同步电机 分数阶扩展滑模扰动观测器 改进滑模切换函数 无模型控制算法

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一种永磁同步电机无模型高阶滑模控制算法 被引量：12

3

作者 赵凯辉 刘文昌 +2 位作者 刘智诚 贾林 黄刚 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1472-1485,共14页

针对城市轨道交通高转矩永磁同步牵引电机因参数摄动和未知扰动等不确定因素造成控制性能下降的现象,提出一种基于扩展非奇异终端滑模扰动观测器的转速环新型无模型非奇异快速终端滑模控制方法。首先,依据永磁同步牵引电机在参数摄动和... 针对城市轨道交通高转矩永磁同步牵引电机因参数摄动和未知扰动等不确定因素造成控制性能下降的现象,提出一种基于扩展非奇异终端滑模扰动观测器的转速环新型无模型非奇异快速终端滑模控制方法。首先,依据永磁同步牵引电机在参数摄动和未知扰动下的数学模型,使用转速环的输入输出建立新型超局部模型。其次,基于新型超局部模型设计转速环的无模型非奇异快速终端滑模控制器;同时结合高阶滑模和非奇异终端滑模设计观测器来实时精准估计新型超局部模型的未知部分,通过对控制器进行前馈补偿,增强了系统的鲁棒性,提高了转速的控制精度,并减少了系统抖振。最后,通过与PI控制、无模型滑模控制进行仿真和实验综合比较,验证了所提出的控制算法对电机参数摄动和未知扰动具有较强的容错性和抗干扰性,能降低对电机精准数学模型的依赖。 展开更多

关键词 高转矩永磁同步牵引电机 新型超局部模型 无模型非奇异快速终端滑模控制 扩 展非奇异终端滑模扰动观测器

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四旋翼高阶滑模控制器设计与仿真 被引量：5

4

作者 郭猛 陈秋红 邵国金 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2015年第9期147-151,共5页

针对四旋翼飞行器的欠驱动滑模控制对飞行器模型依赖严重问题、飞行器数学模型的特点与姿态及位置控制问题,提出了一种滑模控制算法。将飞行器整体控制分为内环控制和外环控制两部分,设计不依赖精确数学模型的滑动模。该算法采用高阶滑... 针对四旋翼飞行器的欠驱动滑模控制对飞行器模型依赖严重问题、飞行器数学模型的特点与姿态及位置控制问题,提出了一种滑模控制算法。将飞行器整体控制分为内环控制和外环控制两部分,设计不依赖精确数学模型的滑动模。该算法采用高阶滑模削弱抖振,从而实现四旋翼飞行器的稳定控制,同时也提高了控制的精度,消除了相对阶的限制。仿真和实验结果表明,相比于传统的PID控制器,所设计的控制器对未知扰动具有较好的鲁棒性,并能够实现4 s内完成定点定姿态飞行,验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 四旋翼建模 四旋翼飞行器控制 高阶滑模控制 抖振削弱

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带恒功率负载Buck变换器的模型预测控制 被引量：6

5

作者 陶彩霞 王伟斌 +3 位作者 祝曦 高锋阳 王冉冉 杨乔礼 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期96-102,共7页

针对含恒功率负载(Constant Power Load,CPL)的Buck DC-DC变换器稳定性和负荷不确定性问题,提出一种含高阶滑模观测器的模型预测(Model Predictive Control,MPC)控制策略.首先,根据MPC理论,构建Buck变换器的目标函数,建立滚动优化跟踪... 针对含恒功率负载(Constant Power Load,CPL)的Buck DC-DC变换器稳定性和负荷不确定性问题,提出一种含高阶滑模观测器的模型预测(Model Predictive Control,MPC)控制策略.首先,根据MPC理论,构建Buck变换器的目标函数,建立滚动优化跟踪方程并求解最优控制律.其次,构建高阶滑模观测器,提高电压的控制精度并消除抖振及相对阶问题.最后,对其进行小扰动的稳定性分析,建立源、负载侧的等效模型.在CPL与阻性负载投切较为频繁时,与传统双闭环PI调节和MPC控制进行比较,仿真结果表明:在负载变化时,基于高阶滑模观测器的MPC控制具有良好的动态性和鲁棒性且能对母线电压进行精确跟踪与控制. 展开更多

关键词 BUCK变换器 恒功率负载 模型预测控制 高阶滑模观测器 小信号分析

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基于电流解耦的感应电机高阶终端滑模控制 被引量：1

6

作者 史宏宇 冯勇 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期657-662,共6页

为提高感应电机转速控制系统的性能，提出了速度环、电流环的高阶非奇异终端滑模控制方案。该方案通过设计非奇异终端滑模面来提高系统的响应速度和控制精度；通过设计高阶滑模控制律以直接获得平滑的控制信号，有效削弱常规滑模的抖振... 为提高感应电机转速控制系统的性能，提出了速度环、电流环的高阶非奇异终端滑模控制方案。该方案通过设计非奇异终端滑模面来提高系统的响应速度和控制精度；通过设计高阶滑模控制律以直接获得平滑的控制信号，有效削弱常规滑模的抖振现象；对速度环，考虑了系统负载转矩和转动惯量的变化，所设计的高阶滑模控制律使系统具有良好的鲁棒性；对电流环，利用电压补偿实现交、直轴电流完全解耦，提高电流控制器的动态性能。仿真结果表明，该方案有效地消除了常规滑模存在的抖振现象，并且跟踪精度高，对负载扰动及转动惯量变化具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 感应电机 非奇异终端滑模 高阶滑模 解耦控制 矢量控制

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基于自适应超螺旋滑模的光电平台稳定控制 被引量：2

7

作者 张鹏 邓晗 +1 位作者 王晶 陈仁涛 《科技创新与应用》 2021年第22期84-87,共4页

文章针对光电平台稳定控制问题建立了机电一体化动力学模型,基于自适应超螺旋算法设计了一类高阶滑模控制器,在提升系统稳定性能的同时有效避免了传统滑模算法的抖振问题,并且自适应律设计结构简单。在典型应用场景下通过数值仿真将该... 文章针对光电平台稳定控制问题建立了机电一体化动力学模型,基于自适应超螺旋算法设计了一类高阶滑模控制器,在提升系统稳定性能的同时有效避免了传统滑模算法的抖振问题,并且自适应律设计结构简单。在典型应用场景下通过数值仿真将该算法与串级PID算法进行了对比分析,验证了该算法的有效性。 展开更多

关键词 高阶滑模控制 稳定控制 光电平台 机电一体化模型

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Buck变换器的降阶扩张状态观测器与无抖振滑模控制 被引量：7

8

作者 王书旺 李生权 +1 位作者 哀薇 李娟 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期766-774,共9页

针对脉宽调制型Buck变换器的内外干扰和滑模控制的抖振等问题,本文提出了一种基于降阶扩张状态观测器和无抖振滑模的新型控制策略.首先,建立新型的跟踪误差状态空间模型,将匹配和不匹配干扰定义为统一的匹配干扰;然后,设计降阶扩张状态... 针对脉宽调制型Buck变换器的内外干扰和滑模控制的抖振等问题,本文提出了一种基于降阶扩张状态观测器和无抖振滑模的新型控制策略.首先,建立新型的跟踪误差状态空间模型,将匹配和不匹配干扰定义为统一的匹配干扰;然后,设计降阶扩张状态观测器提高跟踪误差微分和系统干扰的估计速度,并抵消负载和输入端的电压变化、系统参数不确定性对控制系统的影响;其次,利用跟踪误差微分的估计值设计滑模控制器抑制干扰估计误差,使得切换项近似为零,实现滑模技术的无抖振控制,提高Buck变换器系统电压跟踪的快速性和准确性.利用李雅普诺夫稳定判据从理论上证明了所提控制器的闭环稳定性.最后,仿真结果表明所提方法通过抑制抖振和内外干扰有效改善Buck变换器的鲁棒性和动态性能. 展开更多

关键词 BUCK变换器 滑模控制 降阶扩张状态观测器 跟踪误差状态空间模型 无抖振

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基于高阶滑模控制器的水下潜器运动控制 被引量：1

9

作者 邓春楠 葛彤 吴超 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2013年第6期53-58,96,共7页

水下环境复杂多变,由于水流的不可预知性和多变性,潜器的水动力系数往往无法准确获取,使得依赖这种参数的潜器运动控制算法的应用受到了很大的局限。为了解决控制器对模型参数的依赖,设计了一种基于高阶滑模控制算法的模型无关控制器,... 水下环境复杂多变,由于水流的不可预知性和多变性,潜器的水动力系数往往无法准确获取,使得依赖这种参数的潜器运动控制算法的应用受到了很大的局限。为了解决控制器对模型参数的依赖,设计了一种基于高阶滑模控制算法的模型无关控制器,并通过设置合理的过渡过程,解决了这种控制算法依赖初值的弊端。仿真结果表明,位置和姿态的控制能够快速的收敛,误差很小并且不依赖于初始条件,控制器需调节参数很少,并且算法简单,适用于工程的实际需要。 展开更多

关键词 高阶滑模控制器 模型无关 过渡过程 水下潜器 运动控制

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高速永磁同步电机调速系统扰动抑制策略 被引量：1

10

作者 张池明 梅建伟 石端伟 《湖北汽车工业学院学报》 2023年第4期27-31,共5页

为了提高高速离心压缩机驱动电机调速系统的抗扰性能,提出自适应非奇异终端滑模控制的无模型控制方法。设计自适应非奇异终端滑模控制律,引入速度误差变量,采用非奇异终端滑模面,使系统状态变量根据距离平衡点自适应调节,建立无模型超... 为了提高高速离心压缩机驱动电机调速系统的抗扰性能,提出自适应非奇异终端滑模控制的无模型控制方法。设计自适应非奇异终端滑模控制律,引入速度误差变量,采用非奇异终端滑模面,使系统状态变量根据距离平衡点自适应调节,建立无模型超局部模型,设计速度控制器。以额定功率60 kW、额定转速45 000 r·min^(-1)的高速离心压缩机系统为对象,对方案的控制效果进行了验证。仿真结果表明:在电机参数发生摄动、负载产生扰动时,该方法可以有效提高系统抗干扰性,减小电机转速波动。 展开更多

关键词 高速永磁同步电机 无模型超局部模型滑模控制 自适应非奇异终端滑模控制律

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二维直线电机的无模型高阶滑模解耦控制

11

作者 贾继辉 曹荣敏 +1 位作者 侯忠生 周惠兴 《计算机工程与设计》 北大核心 2023年第10期3084-3095,共12页

针对二维直线电机运动系统存在的非线性、多变量、不确定性以及强耦合作用对控制精度的影响,提出一种无模型高阶滑模解耦控制方法。以紧格式动态线性化无模型控制技术为基础,设计一种数据驱动滑模面并验证滑模面的渐进稳定性;利用高阶... 针对二维直线电机运动系统存在的非线性、多变量、不确定性以及强耦合作用对控制精度的影响,提出一种无模型高阶滑模解耦控制方法。以紧格式动态线性化无模型控制技术为基础,设计一种数据驱动滑模面并验证滑模面的渐进稳定性;利用高阶滑模控制思想设计高阶滑模控制律,对二维直线电机XY轴进行整体控制,减小位置跟踪误差,并进行稳定性和收敛性证明。采用自适应解耦控制策略,设计离散扩张状态观测器对系统两轴间耦合、未建模动态和未知外部干扰进行估计和补偿,进一步实现系统的解耦。仿真和实物实验结果表明,所提方案能够有效提高二维直线电机的位置控制精度。 展开更多

关键词 二维直线电机 数据驱动滑模面 自适应解耦控制 离散扩张状态观测器 无模型高阶滑模控制 无模型高阶滑模解耦控制 位置控制精度

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双馈风力发电系统的转子侧变换器高阶滑模控制

12

作者 李强文 滕青芳 李长乐 《兰州交通大学学报》 CAS 2019年第2期72-79,共8页

为了提高双馈电机功率解耦控制的动态性能,提出了一种高阶滑模控制策略.首先分析了双馈异步电机数学模型以及基于电压定向矢量控制原理,然后针对传统控制方法在实现功率解耦存在动态性能不佳现象以及风机模型的非线性,构造一种基于幂次... 为了提高双馈电机功率解耦控制的动态性能,提出了一种高阶滑模控制策略.首先分析了双馈异步电机数学模型以及基于电压定向矢量控制原理,然后针对传统控制方法在实现功率解耦存在动态性能不佳现象以及风机模型的非线性,构造一种基于幂次函数趋近律的高阶滑模控制器,最终实现了变速恒频双馈风力发电机有功、无功功率动态解耦控制.仿真结果表明,所提出的控制策略的精度、鲁棒性、动静态性能均优于传统PI控制器. 展开更多

关键词 双馈感应电机 解耦控制 幂次函数 高阶滑模控制

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一类二阶非线性系统的准滑模无模型自适应控制

13

作者 朱泽 朱战霞 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期2663-2670,共8页

为实现一类二阶非线性系统的轨迹跟踪控制,设计一种准滑模无模型自适应控制算法(quasi-sliding mode-model free adaptive control,SM-MFAC).首先,将模型分解为串联的两个离散子系统,并给出整体系统伪偏导数(pseudo partial derivative,... 为实现一类二阶非线性系统的轨迹跟踪控制,设计一种准滑模无模型自适应控制算法(quasi-sliding mode-model free adaptive control,SM-MFAC).首先,将模型分解为串联的两个离散子系统,并给出整体系统伪偏导数(pseudo partial derivative,PPD)的表达式;然后,利用两个子系统的输出数据设计出子系统2输出的期望状态,进而通过MFAC(model free adaptive control)对在线更新的期望状态进行不断追踪来实现对整体目标的跟踪控制;接着,对SM-MFAC控制系统进行稳定性分析,证明系统输出误差渐进跟踪到零的某个邻域内和等效控制输入是有界的;最后,以自由漂浮空间机械臂的关节轨迹跟踪控制为例验证SM-MAFC控制理论,在多体运动学与动力学仿真软件MBdyn中搭建一个平面两连杆的自由漂浮空间机械臂,关节系统中存在死区、输入饱和以及摩擦特性,通过在Matlab-simulink中的联合仿真表明:MFAC控制方案无法准确地估计出该类二阶非线性系统整体PPD的数值,导致控制性能降低,而所设计的SM-MFAC控制器相对于PID(proportional-integral-differential)、基于比例-微分(proportional-differential,PD)的MFAC可以更快更准确地追踪目标曲线. 展开更多

关键词 二阶非线性系统 滑模控制 无模型自适应控制 伪偏导数 轨迹跟踪 空间机械臂

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基于分数阶扩展滑模扰动观测器的PMSM转速环无模型递归非奇异终端滑模控制 被引量：1

14

作者 张会林 林新才 张建平 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2024年第2期261-272,共12页

针对永磁同步电机转速环中存在的参数变化和外部负载扰动的问题,为了提高调速系统的响应速度和抗干扰能力,提出了一种基于分数阶扩展滑模扰动观测器(FOESMDO)的转速环新型无模型递归非奇异终端滑模控制(MFRNTSMC)方法。首先,构建基于传... 针对永磁同步电机转速环中存在的参数变化和外部负载扰动的问题,为了提高调速系统的响应速度和抗干扰能力,提出了一种基于分数阶扩展滑模扰动观测器(FOESMDO)的转速环新型无模型递归非奇异终端滑模控制(MFRNTSMC)方法。首先,构建基于传统数学模型的永磁同步电机新型超局部模型。其次,结合新型超局部模型和递归非奇异终端滑模控制理论,设计位于转速环的无模型递归非奇异终端滑模控制器。并且设计一种分数阶扩展滑模扰动观测器,该观测器在精确补偿系统未知部分的同时还提升了转速环控制器的抗干扰能力。最后,通过仿真和实验对比,验证所提的滑模控制方法的优越性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 新型超局部模型 无模型递归非奇异终端滑模控制 分数阶扩展滑模扰动观测器

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燃料电池阴极流量无模型自适应滑模控制器设计

15

作者 张冲 胡云峰 +1 位作者 宫洵 孙耀 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2085-2095,共11页

针对质子交换膜燃料电池阴极流量控制的问题,考虑到现有基于模型的控制方案对系统动力学的依赖性以及未建模动态对系统控制性能的影响,设计了一种新的基于数据驱动的无模型自适应控制方案。首先,采用非参数动态线性化技术得到阴极流量... 针对质子交换膜燃料电池阴极流量控制的问题,考虑到现有基于模型的控制方案对系统动力学的依赖性以及未建模动态对系统控制性能的影响,设计了一种新的基于数据驱动的无模型自适应控制方案。首先,采用非参数动态线性化技术得到阴极流量动态线性化数据模型,可实现对被控系统内部参数摄动和外部扰动的自适应性和鲁棒性。在该数据模型的基础上,设计了自适应二阶滑模控制器来改善系统的暂态品质和稳态精度。此外,在李雅普诺夫稳定性框架下证明了阴极流量系统在所提控制律驱动下进入到收敛的准滑动模态。最后,对于无模型自适应滑模算法中的参数,通过量子粒子群算法进行优化整定,多工况下验证了所提控制系统的有效性。 展开更多

关键词 控制科学与工程 燃料电池 无模型自适应控制 二阶滑模控制 量子粒子群优化

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基于HOD的无模型四旋翼RBF滑模控制 被引量：4

16

作者 费春国 秦俊杰 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期690-698,共9页

为了探索解决在无模型控制算法中如何对系统的未知模型和扰动进行准确估计,提出一种基于高阶微分器(HOD)的无模型RBF神经网络滑模控制器(HODRBFSMC).引入HOD估计系统模型的各阶状态变量,并将系统模型的未知项和外界干扰统一归为总扰动,... 为了探索解决在无模型控制算法中如何对系统的未知模型和扰动进行准确估计,提出一种基于高阶微分器(HOD)的无模型RBF神经网络滑模控制器(HODRBFSMC).引入HOD估计系统模型的各阶状态变量,并将系统模型的未知项和外界干扰统一归为总扰动,通过RBF神经网络对总扰动进行估计,并根据Lyapunov定理证明所设计控制器的闭环稳定性.为验证控制器的有效性,所设计的控制器被应用于四旋翼飞行器的轨迹控制,解决其模型参数复杂且飞行过程中易受外界干扰的问题.仿真实验表明,所提出方法能够有效估计并补偿总扰动,其轨迹跟踪能力和抗干扰性能相比PID和高阶微分反馈控制(HODFC)具有一定的优越性,能够很好地满足四旋翼飞行器控制的需求. 展开更多

关键词 无模型控制 高阶微分器 滑模控制 RBF神经网络 轨迹跟踪

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