带前馈解耦的PMSM滑模观测器控制研究

电机矢量控制系统中转子的位置及转速信息往往通过传感器获取,而且传统的电流环PI调节器存在交直轴电流耦合的问题。针对以上问题,提出了一种带前馈解耦的滑模观测器矢量控制方法。通过设计滑模观测器来获得转子的位置与转速信息,前馈解耦单元能实现电流的完全解耦,改善系统的动态性能。控制系统仿真结果并表明转子位置估算准确,对系统性能有较大改善。     

电动拖拉机永磁电机模糊滑模无传感器控制研究

永磁电机闭环控制需要准确的转子位置信息，而传统的机械传感器在农业生产等恶劣工况下的可靠性难以保证。为了提高系统可靠性，对无传感器控制方法进行了研究。在传统基于滑模观测器的无传感器控制中，系统抖振和稳定性差的问题严重影响了无传感器运行的控制效果。为此，本文提出了一种基于模糊滑模观测器和模糊锁相环的无传感器控制方法，有效地解决了这一问题。首先，利用模糊控制器对滑模观测器和锁相环的控制参数进行处理，并根据电机的实际工况实时调整这些参数，提高了系统鲁棒性。其次，采用递归最小二乘自适应线性谐波提取器对反电动势的高谐波分量进行有效滤波，避免了高频分量对观测结果的影响。实验结果表明，所提出的控制方法提高了对转速和转子位置的估计精度。     

永磁同步电机无传感器技术位置角的优化策略

为了实现高速情况下永磁同步电机无位置传感器的磁场定向控制策略的进一步优化,以母线电流最小为目标对无位置算法计算所得的电机转子位置进行补偿,针对滑膜观测器的估算位置角误差设计优化策略,通过分析电枢电流与反电动势的关系,推导出母线电流与位置角的关系,实现基于母线电流的位置优化策略,以提高电机控制效率,最后通过仿真对所研究策...     

基于噪声抑制的电液位置伺服系统自抗扰控制方法

测量噪声对扩张状态观测器带宽的限制是影响电液伺服系统自抗扰位置控制器性能的关键问题。为此,提出了一种基于噪声抑制扩张状态观测器的改进自抗扰控制方法。建立电液伺服系统非线性模型,通过坐标变换构造链式积分器结构,明确电液伺服系统“总扰动”。引入低通滤波器抑制高频测量噪声,利用滤波后的位置信号构建改进型扩张状态观测器,补偿滤波器导致的相位滞后,分离状态反馈与扰动估计,增加新的扰动估计调节参数,调和观测器高带宽、高估计性能与噪声放大间的矛盾。采用李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。仿真与试验结果表明,在系统受扰状态下,与传统LADRC相比,本文所提出控制方法扰动抑制能力更强,位置跟踪精度更高,为自抗扰控制器的工程应用提供了参考。     

状态观测器在双闭环直流调速系统中的应用

直流调速系统广泛采用转速、电流双闭环调节回路,但负载转矩和转速状态变量很难通过安装仪表来进行测量。通过状态观测器,即状态空间理论中输入、输出变量,来对这两个变量进行估计,实现扰动补偿。通过最优估算法来对初始状态空间进行改进,形成全阶状态观测器。     

基于脉振高频电压注入法的无传感器控制研究

针对永磁同步电机在零低速下无传感器控制,理论分析了脉振高频电压注入法算法的计算流程,研究了转子位置估计中的系数意义,分析了在转子位置估计中产生相位延迟的来源,建立基于两相旋转坐标系下的仿真模型,通过仿真逐步验证算法的可行性和有效性。搭建实验平台对无位置传感器系统进行了控制实验。最后仿真和实验结果表明,基于脉振高频电压注入法的永磁同步电机无传感器控制系统中转子位置估计的相位延迟主要源于低通滤波器。该控制系统的稳态速度偏差在±0.5 r/min以下。位置跟踪观测器的跟随性能良好,但由于低通滤波器的存在,控制系统在转子位置估计中有1.5 rad的相位延迟。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

针对永磁同步电机无传感器控制中传统滑模观测控制函数不连续而导致的抖振问题,把v(x)引入了传统的滑模观测器,设计了一种新型的滑模观测器并利用李雅普诺夫函数进行了稳定性分析。最后利用Matlab中的simulinnk搭建了仿真模型进行了仿真分析。仿真结果表明:所设计的滑模观测器不仅观测精度高,而且能够有效克服抖振现象,鲁棒性好。     

基于扩张观测器的HMCVT换段离合器油压跟踪控制

针对液压机械无级变速器(HMCVT)换段离合器油压跟踪控制过程中，不匹配干扰造成实际油压与期望油压产生偏差的问题，提出了一种基于扩张观测器的全局终端滑模控制算法，以实现油压的高精度跟踪控制。通过建立带有不匹配干扰的非线性湿式离合器数学模型，推导了油压控制系统的状态方程，使用扩张观测器对不匹配干扰进行估计，设计了一种能够快速收敛的全局终端滑模控制算法，并将干扰估计值补偿到控制算法中以提高控制精度和降低滑模控制的抖振。基于全局终端滑模控制算法设计了换段离合器油压跟踪控制器，通过试验对控制器效果进行了验证。结果表明，扩张观测器能够有效观测不匹配干扰，与传统终端滑模控制算法相比，基于本文算法设计的油压跟踪控制器动态响应时间仅为0.13 s,超调量为0.08 MPa,且无明显抖振。在换段过程中，冲击度降低12.7%,滑摩功减少10.2%,表明所提油压跟踪控制算法具有较好鲁棒性，能够改善换段离合器的接合品质。     

改进A*算法的采摘机器人路径规划与跟踪控制

为提高采摘机器人的工作效率和控制精准度,提出一种基于改进A*算法的路径规划与跟踪控制方法.首先建立移动采摘机器人的动力学模型,然后通过引入人工势场法改进了A*算法的效率,实现了对采摘机器人运动路径的快速规划,最后利用状态观测器估计出系统状态,并设计终端滑模控制律来准确跟踪路径指令,大大提高了控制精度.仿真结果表明:设计...     

中空液压马达系统建模与摩擦动态补偿算法研究

针对阀控中空液压摆动马达系统,建立数学模型;基于LuGre动态摩擦模型,设计摩擦状态观测器;在此基础上,通过提出带状态观测的滑模变结构控制算法进行大摩擦力矩动态补偿控制,并进行了试验研究。结果表明：所设计的摩擦状态观测器可以较好地估计摩擦力矩,基于状态观测的滑模变结构控制算法可以实现大摩擦力矩下的高精度轨迹跟踪,相比无状态观测的滑模控制,轨迹跟踪精度提高1个数量级以上。     

基于参数识别的同步电机滑模控制系统设计

永磁同步电机电阻与电感参数在运行过程中会发生变化,影响滑模控制系统性能。为了减少参数变化带来的影响,进行了电机参数在线辨识研究。对递推最小二乘算法基本原理进行说明,分析固定遗忘因子辨识特性。固定遗忘因子会造成算法稳定性与实时性相互矛盾,因此采用动态遗忘因子进行电机参数在线识别,并将得到的电阻与电感值反馈到滑模观测器中。阐述了滑模观测器及锁相环理论,并在MATLAB/Simulink中搭建模型进行实验仿真,结果表明,参数辨识环节的加入可以有效提高控制系统的性能。     

基于改进樽海鞘群算法的四旋翼飞行器姿态优化控制

针对集总干扰下四旋翼飞行器的姿态控制问题,提出了一种基于线性扩张状态观测器的快速连续非奇异终端滑模控制策略。该方法通过线性扩张状态观测器来估计和补偿集总干扰的影响,提高控制器的稳定性;借助非奇异终端滑模面有限时间收敛的特性设计控制律,加快控制器的收敛速度;控制器的稳定性分析由Lyapunov函数得以证明。引入樽海鞘群算法来优化控制器中的参数,提升控制性能。进一步地,引入一维正态云模型与自适应算子来克服参数整定算法的固有缺陷,增强其优化能力。通过仿真与试验验证了本文方法的有效性与实用性,结果表明:在阵风干扰下,本文方法比线性自抗扰控制策略具有更高的跟踪精度、更强的抗干扰能力与更快的响应速度。     

基于改进趋近率的飞行转台伺服系统高精度滑模控制

为了解决飞行转台伺服系统非线性摩擦、参数不确定等问题,提出了基于改进趋近率的滑模控制算法。滑模控制具有强鲁棒性,可有效克服系统摩擦干扰和参数不确定性的影响,实现伺服系统的快速响应。用反正切函数代替传统指数趋近率的切换项,极大的消弱了系统抖动,提高了控制器性能。仿真结果表明所提算法在消弱抖动的同时,也能实现位置的准确跟踪与快速响应,提高了飞行转台伺服系统的控制精度与强鲁棒性。     

无位置传感器永磁同步电机直接转矩控制研究

在无位置传感器永磁同步电机直接转矩控制系统中,将定子磁链观测和转速估计相结合,设计了一个用于估计转子位置和转速的模型参考自适应(MRAS)观测器。该MRAS观测器在估计转子转速的同时还可以观测定子磁链,避免了传统磁链估计方法存在的由积分初始值和直流分量偏差引起的磁链漂移问题。仿真结果表明,该模型参考自适应系统在低速和高速时均有较好的估计效果,通过设置合理的积分初始值,电机转子处于不同的位置时电机均可顺利起动。     

籽粒收获机割台液压系统鲁棒滑模控制研究与实验验证

为进一步提高玉米收获机自动控制性能及作业效率,针对割台高度调节准确度较差的问题,提出一种基于状态估计的改进趋近律优化滑模控制方法.与PID控制方法、传统滑模控制方法进行实验对比,验证了该鲁棒滑模优化控制方法有效提高了液压系统的控制精度,增强了控制系统的鲁棒性,为玉米收获机自动调高装置控制策略研究提供参考.     

基于非线性模型的电气离合器执行系统位置伺服控制

为了实现电气离合器执行系统的位置伺服控制,构建了离合器气动执行系统。通过运用引入死区的滑模控制算法于系统,采用不基于模型的控制实现离合器气动执行系统对参考运动轨迹的跟踪,利用轨迹跟踪过程中气缸的气压驱动力间接估计离合器的载荷特性。理论上采用此方法间接估计到的值误差小,更加贴近离合器在此种轨迹运动下实际的载荷特性。试验表明引入估计得到的离合器载荷特性模型于基于模型的积分滑模控制器可以很大程度提高离合器气动执行系统轨迹跟踪精度。     

基于扰动观测器的农用驱动电机变速滑模控制

针对农用驱动电机中存在的控制精度不良、抗扰动性差和稳定性弱问题,提出一种基于变速趋近率的滑模变结构控制策略。通过滑模变结构控制提升电机控制精度并提升控制过程中的稳定性,针对传统滑模变结构控制收敛过程中的等速趋近率存在的趋近速度慢、抖振波动大和控制精度低等问题,采用变速趋近率进行优化改进。在变速趋近率中通过引入系统范数,在电机控制过程中有效解决了趋近速度/抖振波动平衡的问题,提升了农用驱动电机的控制效率同时保证了稳定性。同时,由于电机中的内部机械参数和外界负载扰动会对农用电机的调速性能产生直接影响,针对电机控制过程中的内部参数和外界负载扰动,设计一种基于扩展滑模观测器的抗扰动技术,对其进行实时观测并补偿。通过Matlab/Simulink仿真测试和电机平台实验验证,证明了本文提出的控制策略的有效性,在启动过程中能够在0.1 s之内完成启动转速响应且无超调现象发生,有效提升了农用驱动电机的控制精度和响应速度;通过设计的扰动观测器提升其抗干扰能力和鲁棒性,当受到外界负载扰动10 N·m/-10 N·m时,可以将转速误差控制在5%之内,有效地提升了农用电机在运行过程中的稳定性和安全性。     

基于干扰观测器的直播机路径跟踪快速终端滑模控制

针对农田中存在不确定性干扰时,会导致建立的无人水稻直播机运动学模型精确度不高,从而使路径跟踪收敛时间长,跟踪效果较差等问题,提出由直播机运动学模型建立相应的非线性干扰观测器从而实现对不确定性复合干扰的精确观测。将观测到的干扰值补偿到运动学模型中以提高模型的精度,降低滑模控制的抖振。为了控制直播机沿指定路径作业并提高路径跟踪收敛时间,设计了一种快速终端滑模控制算法。基于李雅普诺夫判据检验了算法闭环系统的稳定性。使用Matlab/Simulink建立了农机运动学仿真模型,仿真结果表明,非线性干扰观测器能精确观测出系统的不确定性干扰。与不带干扰观测器的滑模控制算法相比,本文控制算法可有效减少收敛时间,抑制干扰带来的抖振。无人直播机水田作业实验表明,采用本文所提出的算法以1.2m/s的速度高效作业时,横向平均绝对偏差为0.0247m,均方差为0.0311m。并且转弯收敛速度快,无超调,路径跟踪精度满足实际作业要求。     

基于多模型迭代的车辆状态融合估计方法

为了提高车辆行驶状态估计的可靠性,提出一种基于多模型观测器误差补偿与迭代的车辆状态融合估计方法。基于三自由度车辆动力学模型设计了车辆状态强跟踪滤波估计算法;同时,根据四轮轮速耦合关系,考虑到数据扰动和病态矩阵的影响,设计了车辆状态的岭估计算法。为进一步提高估计系统的可靠性,提出了动力学模型观测器与运动学模型观测器补偿与迭代的估计方式,设计了模糊控制器,根据实时的质心侧偏角和滑移率的伪量测值,判断强跟踪滤波器和岭估计器估计结果所占权重,利用闭环估计系统的迭代与融合提高估计性能。仿真和道路实验结果表明,所提出的车辆状态融合估计方法能够兼顾强跟踪滤波算法与岭估计算法的优势,根据车辆纵向滑移和质心侧偏角动态调节强跟踪估计与岭估计结果的权重系数,从而在保证估计精度的同时提高了估计系统的多工况适应能力。     

磁悬浮开关磁阻电动机径向位移解耦及变结构控制

在改进磁悬浮开关磁阻电动机传统径向力数学模型的基础上,针对其转子径向位移存在非线性、强耦合的特点,采用反馈精确线性化方法进行了动态解耦和完全线性化设计,实现了两自由度上转子径向位移的独立控制,并对解耦后的独立线性子系统采用滑模变结构控制方法进行综合.仿真结果表明,系统具有优良的解耦性能,而且和传统PID控制系统相比,滑模变结构控制系统具有优良的动态特性和鲁棒性.