两种控制方法在异步电机矢量控制系统上的比较研究

扰动或负载的加入对异步电机的矢量控制系统会产生影响,使系统性能变差,基于PID的异步电机矢量控制可以使系统性能获得一定的改善.文中提出了一种新的方法,介绍了基于滑模变结构的异步电机矢量控制,对滑模变结构电流控制器进行了设计并选取合适的控制参数.仿真了两种方法下的系统控制,结果表明新方法比传统的P1D控制更有效.     

永磁同步电机的积分型滑模变结构控制

在永磁同步电机(PMSM)的控制中,传统PI调节器存在动态性能和鲁棒性较差的问题.针对永磁同步电机控制的电流环和转速环,设计了采用带有积分控制项的滑模变结构控制方法(ISMC),不仅可以减少速度控制稳态误差,还能提高系统的响应速度.利用Matlab分别对PI控制和积分型滑模变结构控制进行了仿真分析.仿真结果表明,永磁同步电动机的积分型滑模变结构控制方法具有良好的动态性能和抗干扰能力.     

带双模态控制器的异步电机矢量控制

针对比例积分控制抗干扰性差和模糊滑模变结构控制存在模态抖动的问题,采用双模态控制器对异步电机矢量控制系统的转速进行控制,设计了模糊滑模变结构控制器。将模糊滑模变结构控制器与比例积分控制器相结合,得到双模态控制器并给出其阈值选取原则。仿真结果表明:该方法不仅提高了系统的抗负载干扰性,而且基本消除了模态抖动,验证了双模态控制在异步电机矢量控制系统中的可行性。     

球杆系统的滑模变结构控制

球杆系统是典型的非线性和不稳定性系统,为了提高球杆控制系统的动态性能和干扰抑制特性,本文提出了滑模变结构控制方法。首先建立球杆系统的数学模型,并对非线性模型进行线性化处理。其次针对简化的球杆模型,设计了基于指数趋近律的滑模控制器。仿真和实验结果证明该方法能使小球较快的到达设定位置,同时具有较强的抗干扰能力。     

永磁同步电机趋近率滑模控制

在永磁同步电机的矢量控制调速系统中,以永磁同步电机的数学模型为基础,采用变速趋近率滑模控制和一般趋近率滑模控制分别设计了转速调节器和电流调节器,通过李雅普诺夫稳定性理论证明了系统的稳定性.滑模控制器采用趋近率控制可以改善控制系统的动态品质.最后在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型并进行仿真验证.结果表明,文中设计的滑模控制系统转速响应快,抗干扰能力强.     

带二重积分滑模面的PWM电压滑模控制器设计

通过将PWM(脉冲宽度调制)控制与滑模变结构控制的优点结合起来,设计了一种带二重积分滑膜面的滑模控制器来控制二阶交错并联Boost开关功率变换器.滑模面附加积分项使滑模控制系统的运动方程与原阶数相同,改善系统的稳态性能.设计仿真电路对该控制器在Boost变换器连续工作模式下进行PSIM仿真,得出该控制器与传统控制器相比具有更好的动态特性:Boost的电压和电流纹波较小;输出电压对输入电压和输出负载有较强的鲁棒性;输出电压不随开关频率的变化而变化.     

汽车防抱死制动系统的滑模变结构控制器设计

针对汽车防抱死系统中存在的高度非线性问题, 以汽车当前的滑移率和当前路况下的最优滑移率之间的偏差作为控制变量, 设计了滑模变结构控制器。在对汽车的驱动轮进行建模的基础上, 设计了滑模变结构控制器, 并对滑模控制器中存在的抖动问题进行了处理, 有效减小了因滑模变结构控制算法中抖动问题所带来的影响。同时将该滑模变结构控制器应用于实车仿真软件veDYNA中进行了硬件环仿真实验。仿真结果表明, 该控制器可有效防止汽车轮胎抱死。     

基于滑模变结构理论的双馈式风力发电机控制策略

风力发电作为一种清洁可再生的发电方式。在全球范围内正以惊人的速度发展。变速恒频双馈式风力发电系统要求双馈电机控制系统具有响应速度快、鲁棒性强的特点。双馈式异步电机（DFIG）在参数变化内部扰动和风机负载转矩振荡外部扰动共同影响下。会导致现有PI控制转子电流响应动态性能变差。电机工作效率和稳定性降低。滑模变结构控制（SMC）是一种基于状态空间的非线性控制方法,进行设计时与对象参数及扰动无关,这就使得SMC控制与PI控制策略相比具有快速响应、对参数变化及扰动不敏感的优点。针对上述问题。本研究在双馈电机控制系统中引入滑模变结构控制。设计一种基于指数趋近律的积分型滑模变结构控制器。并利用边界层设计以减小滑模控制的振颤。仿真表明,该控制策略可提高DFIG的动态性能,增强其抗干扰性,有效降低SMC的振颤。并具有设计过程简单、易于实现等优点。     

基于滑模控制的液位系统研究

探讨了滑模变结构控制的设计原理,设计了一种滑模控制器,实现了单输入单输出系统的控制,并利用MATLAB／SIMULINK搭建系统进行仿真,研究了基于滑模变结构控制的三容水箱液位高度控制器对于系统输人的跟踪效果．并与传统PID控制相比较,体现了滑模变结构控制的动态、稳态品质良好,对输入信号跟踪效果理想,鲁棒性好,比传统PID控制更为优越．     

单框架控制力矩陀螺伺服系统的模糊自适应变结构控制

研究单框架控制力矩陀螺系统的外框架结构.系统的永磁同步伺服电机采用正弦波驱动;电流环采用电压空间矢量脉宽调制方法驱动逆变器;位置环采用模糊自适应滑模变结构控制,通过引入切换控制增益的模糊自适应调节方法来提高系统的鲁棒性和抗扰能力.在Matlab下对系统进行仿真,结果表明,采用模糊自适应变结构控制方法设计的伺服系统有较高的动态和稳态精度;抗扰性能得到加强;消除了滑模变结构控制器的抖振现象.     

基于新型趋近律和扰动观测器的永磁同步电机滑模控制

为了提高永磁同步电机的转速控制性能,克服扰动对伺服控制的影响,提出了一种基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法.设计了一种新型趋近律,以解决传统趋近律滑模面趋近时间和系统抖振之间的矛盾,提高系统响应快速性.综合考虑系统存在内部参数摄动和外部负载扰动,设计了滑模扰动观测器,并将观测值前馈补偿到速度控制器输出端;将观测器切换增益设计为扰动观测误差的函数,以削弱滑模观测值抖振.仿真结果显示,与传统趋近律相比,采用新型趋近律可有效提高系统的响应速度,快速准确的跟踪速度阶跃信号;滑模观测器可准确的观测系统扰动的变化;当系统加入负载扰动时,PI控制最大转速波动值为75 r·min-1,而基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制最大转速波动值较小为30 r·min-1,鲁棒性更好.实验结果显示,采用基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以快速跟踪400 r·min-1的速度指令,调节时间为0.12 s,稳态跟踪误差为±4 r·min-1,且转速无超调;滑模观测器可准确无超调的估计系统扰动值,进一步提高系统的抗扰动性能;当电机以400 r·min-1稳速运行时,加入0.6 N·m的负载扰动,基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法最大转速波动为23 r·min-1,与PI控制相比,转速波动减小了8%.上述仿真和实验结果具有较好的一致性,表明基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以有效抑制滑模控制系统的抖振,提高转速控制系统的鲁棒性和动态响应性能.     

变频调速系统的滑模变结构控制

对异步电动机的变频调速系统提出了一种变结构控制方法，并针对电流源滑差控制结构，设计了一个滑模变结构控制器．通过ＭＣＳ－５１单片机实现结果表明：该控制系统响应速度快，动态性能好，且具有很强的抗干扰性能．该算法简单，实现方便．     

基于新型双滑模的永磁同步电机无传感器矢量控制

为了降低传统滑模观测器（SMO）存在严重的高频抖振、提高转子位置和电机转速估算精度以及降低速度环传统比例积分控制（PI）超调量过大等问题,提出一种基于高阶滑模观测器与新型滑模速度控制器相结合的永磁同步电机无传感器矢量控制方法,用高阶滑模观测器代替传统滑模观测器,用新型滑模转速控制器代替传统比例积分转速控制器。最后通过用Matlab/simulink进行模型搭建与仿真分析,通过与其他常用的控制方式对比,结果表明新型双滑模控制的控制方式,转速的超调量与抖振更小,转子位置估计更加准确,并基本无抖振,提高了整体的观测精度,抑制了系统的高频抖振,提高了永磁同步电机的动态和稳态响应。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机自适应滑模调速控制

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统存在参数不确定性及负载扰动问题,提出了一种基于扩张状态观测器的自适应滑模控制方法.在系统模型存在参数不确定性及负载扰动情况下,通过扩张状态观测器对系统的总和扰动进行实时观测,并在控制过程中加以前馈补偿以降低系统总和扰动对控制精度的影响,提高系统的动态性能.由于系统观测误差上界无法精确获得,自适应滑模控制器中的切换控制增益采用参数自适应律来调节,可有效改善系统的抖振现象,保证系统输出高精度跟踪期望信号.仿真结果表明,与传统的比例-积分(proportional-integral,PI)控制方法相比较,提出的基于扩张状态观测器的自适应滑模控制方法具有转速超调量小,响应速度快,对系统的参数不确定性及负载扰动具有很强的抑制力,且能够有效减弱滑模控制的抖振问题和提高系统的鲁棒性能.     

变结构速度控制器设计

为了实现交流感应电机的速度及转矩的实时高精度控制，设计了一种滑模变结构直接转矩速度控制器。应用可变边界层法削弱滑模面上的抖振，用模型参考自适应速度辨识器取代传统速度传感器监测电机速度。通过仿真表明：可变边界层法削弱抖振效果优于等速趋近率法，系统在参数变化情况下能表现出较强的鲁棒性，改善了电机的动态和静态性能。     

无刷直流电机的控制系统设计与研究

无刷直流电机(BLDCM)以其可靠性高、动态性能好等优越的性能,使其得到了广泛的应用;但在一些控制系统中,外加干扰、参数摄动等因素影响了系统的动、静态性能和鲁棒性。针对这一问题,提出将反演设计与自适应滑模变结构控制相结合的方法来控制无刷直流电机的速度控制器,从而实现对总的不确定性f的估计,使系统的不确定性具有鲁棒性。所用的控制算法提高系统的稳态跟踪精度,并且使整个的闭环系统满足期望的动静态性能指标。     

四旋翼姿态的反步滑模自抗扰控制及稳定性

为了解决四旋翼无人机姿态控制中存在的问题,设计了一种基于反步滑模自抗扰姿态控制器.首先,介绍了四旋翼无人机的动力学模型,建立了基于反步滑模自抗扰控制算法的姿态控制方案.控制方案构成主要包括扩张状态观测器及基于Lyapunov稳定性分析的反步滑模控制器.稳定性分析表明,通过合理调整参数可以保证控制系统是渐近稳定的.仿真结果表明,所设计的控制器同经典自抗扰控制器相比,对扰动有较强的抑制能力,提高了自适应性和鲁棒性,表明该控制系统具有更好的稳定性和动态性能,对四旋翼姿态控制更加有效.     

基于预测自适应的永磁同步电机无传感器控制

针对传统永磁同步电机无传感器控制动态性能差和转速信号观测精度低的问题,设计了新型永磁同步电机无传感器控制方法.文章采用在线梯度下降法设计二阶线性扩张状态观测器,该二阶线性扩张状态观测器能够在永磁同步电机负载扰动或转速突变情况下准确快速对电机转速实时估计;同时将预测自适应滑模控制系统应用于转速环节,通过预测自适应估计永磁同步电机扰动变化量进行实时电流补偿.仿真结果表明:二阶线性扩张状态观测器能够对转速准确快速实时估计,且抗干扰能力强;预测自适应滑模控制策略有效缩短电机速度响应时间,显著削弱电机转速、电磁转矩的抖振,表现出良好的动态性和鲁棒性.     

基于MATLAB/Simulink仿真的永磁同步电机新型超螺旋二阶滑模转速控制

为进一步提高永磁同步电机转速外环控制性能,设计了一种新型超螺旋二阶滑模转速控制器。基于传统超螺旋算法,提出了一种新型超螺旋算法,包括设计了变指数取代传统算法中非线性项的常指数,采用分数阶代替整数阶,构造了变边界层非线性指数函数取代开关函数。采用新型超螺旋算法设计永磁同步电机转速控制器,并进行MATLAB/Simulink仿真,过程中使用鲸鱼算法优化控制参数。所得仿真结果为：相比指数趋近律与传统超螺旋算法,采用新型超螺旋算法设计的转速控制器的转速超调、转速受扰时的下降幅度、转速稳态跟踪误差最小。根据仿真结果,得出结论为：新型超螺旋二阶滑模转速控制器在系统收敛能力、抗扰能力及抖振抑制能力方面均优于指数趋近律滑模和传统超螺旋二阶滑模转速控制器。     

同步磁阻电动机滑模变结构控制器的设计和仿真

介绍了具有轴向迭片各向异性转子的同步磁阻电动机（ALA－RSM）的结构特点及驱动装置滑模变结构控制器的原理和设计方法,通过数字仿真表明,滑模变结构控制器具有优良的控制性能,且对负载的变化和干扰不敏感,因转速可按预定值变化,而使控制系统高稳定性、鲁棒怀和快速响应等优点。