An adaptive repetitive control scheme is presented for a class of nonlinearly parameterized systems based on the fuzzy basis function network （FBFN）. The parameters of the fuzzy rules are tuned with adaptive schemes...An adaptive repetitive control scheme is presented for a class of nonlinearly parameterized systems based on the fuzzy basis function network （FBFN）. The parameters of the fuzzy rules are tuned with adaptive schemes. To attenuate chattering effectively, the discontinuous control term is approximated by an adaptive PI control structure. The bound of the discontinuous control term is assumed to be unknown and estimated by an adaptive mechanism. Based on the Lyapunov stability theory, an adaptive repetitive control law is proposed to guarantee the closed-loop stability and the tracking performance. By means of FBFNs, which avoid the nonlinear parameterization from entering into the adaptive repetitive control, the controller singularity problem is solved. The proposed approach does not require an exact structure of the system dynamics, and the proposed controller is utilized to control a model of permanent-magnet linear synchronous motor subject to significant disturbances and parameter uncertainties. The simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed method.展开更多
现有的高速磁浮交通系统采用直线同步电机牵引技术,然而磁浮交通系统中实际使用的直线同步电机体积庞大且造价昂贵,不利于前期开发和研究。对此,开发了一种分段式永磁直线同步电机(Permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)牵...现有的高速磁浮交通系统采用直线同步电机牵引技术,然而磁浮交通系统中实际使用的直线同步电机体积庞大且造价昂贵,不利于前期开发和研究。对此,开发了一种分段式永磁直线同步电机(Permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)牵引驱动样机,旨在以低成本的方式快速简易地部署和验证磁浮交通直线运动控制算法。针对样机,设计并实现了一种基于ARM-FPGA双核的专用控制器。双核分别承担算法部署和控制实施的功能。此外在控制器中引入了EtherCAT网络技术,以搭建低延迟和高精度的网络化控制架构,仿真和试验证明了其可行性和可用性。未来将利用该驱动系统架构开发、部署和验证更多的磁浮交通直线运动控制算法。展开更多
为了提升永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)在负载变化、参数摄动和其他不确定因素下的抗扰性能和速度跟踪性能,提出一种基于级联线性-非线性自抗扰控制器的PMLSM速度控制策略。首先,建立考虑负载扰...为了提升永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)在负载变化、参数摄动和其他不确定因素下的抗扰性能和速度跟踪性能,提出一种基于级联线性-非线性自抗扰控制器的PMLSM速度控制策略。首先,建立考虑负载扰动和参数失配的PMLSM数学模型;其次,设计级联线性-非线性扩张状态观测器来实时估计和补偿系统所受的不确定扰动,前级线性扩张状态观测器保证系统在大扰动下保持稳定,后级非线性扩张状态观测器利用非线性机制进一步提高系统对扰动的估计精度,从而将线性自抗扰控制和非线性自抗扰控制的优势相结合,以此提升系统的速度跟踪性能和抗扰动能力;并且,对所提控制器提出基于劳斯判据的稳定性分析方法,并对系统的抗扰性能和噪声抑制性能进行了频域分析;最后,对基于PI控制、级联线性自抗扰控制、非线性自抗扰控制和级联线性-非线性自抗扰控制的永磁直线同步电机系统进行仿真和实验对比,验证所提方法的优越性。展开更多
摩擦力是影响直线伺服系统低速运行与点对点定位精度的主要非线性扰动。广义麦克斯韦(generalized Maxwellslip,GMS)摩擦模型虽然可以准确描述摩擦特性用于前馈补偿,但其存在切换点过渡时振荡的问题,同时易受测量噪声和摩擦参数变化等...摩擦力是影响直线伺服系统低速运行与点对点定位精度的主要非线性扰动。广义麦克斯韦(generalized Maxwellslip,GMS)摩擦模型虽然可以准确描述摩擦特性用于前馈补偿,但其存在切换点过渡时振荡的问题,同时易受测量噪声和摩擦参数变化等影响。为此,该文提出基于平滑GMS模型和改进扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的复合摩擦补偿策略。首先,引入过渡用双曲正切函数以解决GMS模型中在切换点的反复穿越问题,并给出该模型的离线辨识方法。其次,设计基于模型信息的四阶ESO补偿剩余摩擦力与未知扰动,并引入切比雪夫滤波器整定观测器增益,以降低扰动观测与噪声敏感之间的冲突。为验证所提摩擦补偿策略的有效性,在小型高精度永磁同步直线电机定位平台上进行定位实验。实验结果验证了所提摩擦补偿策略的可行性和有效性。展开更多
分段并联供电的长定子直线电机在进行定子段供电切换时,电机参数发生改变,在高速运行期间会出现电流超调或断相情况,动子过分段时电机推力波动大。该文仿真分析几种动子过分段供电切换方法的特点,提出一种分段并联供电长定子直线电机定...分段并联供电的长定子直线电机在进行定子段供电切换时,电机参数发生改变,在高速运行期间会出现电流超调或断相情况,动子过分段时电机推力波动大。该文仿真分析几种动子过分段供电切换方法的特点,提出一种分段并联供电长定子直线电机定子段供电切换方法,在电路拓扑中仅需要将同一变流器交替供电的定子段中性点相连接,切换开关采用双向晶闸管,切换策略为在定子段切换过程中各相电流依次过零开通和关断。该方法抑制了切换过程中变流器的电流断续或波动,减小了电机推力波动。通过采用比例–积分–谐振(proportional integral resonance,PIR)控制器,抑制电机电感不平衡带来的电流2倍频波动。以一台双三相永磁同步直线电机为例,进行仿真实验,并验证该方法的有效性。展开更多
基金supported by the National Natural Science Foundation of China (61203041)the Chinese National Post-doctor Science Foundation (2011M500217)
文摘An adaptive repetitive control scheme is presented for a class of nonlinearly parameterized systems based on the fuzzy basis function network （FBFN）. The parameters of the fuzzy rules are tuned with adaptive schemes. To attenuate chattering effectively, the discontinuous control term is approximated by an adaptive PI control structure. The bound of the discontinuous control term is assumed to be unknown and estimated by an adaptive mechanism. Based on the Lyapunov stability theory, an adaptive repetitive control law is proposed to guarantee the closed-loop stability and the tracking performance. By means of FBFNs, which avoid the nonlinear parameterization from entering into the adaptive repetitive control, the controller singularity problem is solved. The proposed approach does not require an exact structure of the system dynamics, and the proposed controller is utilized to control a model of permanent-magnet linear synchronous motor subject to significant disturbances and parameter uncertainties. The simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed method.
文摘现有的高速磁浮交通系统采用直线同步电机牵引技术,然而磁浮交通系统中实际使用的直线同步电机体积庞大且造价昂贵,不利于前期开发和研究。对此,开发了一种分段式永磁直线同步电机(Permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)牵引驱动样机,旨在以低成本的方式快速简易地部署和验证磁浮交通直线运动控制算法。针对样机,设计并实现了一种基于ARM-FPGA双核的专用控制器。双核分别承担算法部署和控制实施的功能。此外在控制器中引入了EtherCAT网络技术,以搭建低延迟和高精度的网络化控制架构,仿真和试验证明了其可行性和可用性。未来将利用该驱动系统架构开发、部署和验证更多的磁浮交通直线运动控制算法。
文摘为了提升永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)在负载变化、参数摄动和其他不确定因素下的抗扰性能和速度跟踪性能,提出一种基于级联线性-非线性自抗扰控制器的PMLSM速度控制策略。首先,建立考虑负载扰动和参数失配的PMLSM数学模型;其次,设计级联线性-非线性扩张状态观测器来实时估计和补偿系统所受的不确定扰动,前级线性扩张状态观测器保证系统在大扰动下保持稳定,后级非线性扩张状态观测器利用非线性机制进一步提高系统对扰动的估计精度,从而将线性自抗扰控制和非线性自抗扰控制的优势相结合,以此提升系统的速度跟踪性能和抗扰动能力;并且,对所提控制器提出基于劳斯判据的稳定性分析方法,并对系统的抗扰性能和噪声抑制性能进行了频域分析;最后,对基于PI控制、级联线性自抗扰控制、非线性自抗扰控制和级联线性-非线性自抗扰控制的永磁直线同步电机系统进行仿真和实验对比,验证所提方法的优越性。
文摘摩擦力是影响直线伺服系统低速运行与点对点定位精度的主要非线性扰动。广义麦克斯韦(generalized Maxwellslip,GMS)摩擦模型虽然可以准确描述摩擦特性用于前馈补偿,但其存在切换点过渡时振荡的问题,同时易受测量噪声和摩擦参数变化等影响。为此,该文提出基于平滑GMS模型和改进扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的复合摩擦补偿策略。首先,引入过渡用双曲正切函数以解决GMS模型中在切换点的反复穿越问题,并给出该模型的离线辨识方法。其次,设计基于模型信息的四阶ESO补偿剩余摩擦力与未知扰动,并引入切比雪夫滤波器整定观测器增益,以降低扰动观测与噪声敏感之间的冲突。为验证所提摩擦补偿策略的有效性,在小型高精度永磁同步直线电机定位平台上进行定位实验。实验结果验证了所提摩擦补偿策略的可行性和有效性。
文摘分段并联供电的长定子直线电机在进行定子段供电切换时,电机参数发生改变,在高速运行期间会出现电流超调或断相情况,动子过分段时电机推力波动大。该文仿真分析几种动子过分段供电切换方法的特点,提出一种分段并联供电长定子直线电机定子段供电切换方法,在电路拓扑中仅需要将同一变流器交替供电的定子段中性点相连接,切换开关采用双向晶闸管,切换策略为在定子段切换过程中各相电流依次过零开通和关断。该方法抑制了切换过程中变流器的电流断续或波动,减小了电机推力波动。通过采用比例–积分–谐振(proportional integral resonance,PIR)控制器,抑制电机电感不平衡带来的电流2倍频波动。以一台双三相永磁同步直线电机为例,进行仿真实验,并验证该方法的有效性。
