表贴式永磁同步电机全阶滑模观测与控制策略 被引量：44

1

作者 王要强 冯玉涛 +1 位作者 秦明 李明辉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第24期5688-5699,共12页

为了解决永磁同步电机控制系统中传统滑模观测器在转子位置估计时存在的抖振问题,以定子电流和反电动势为状态变量,提出一种以边界层可变的双曲正切函数为切换函数的全阶滑模观测器,可以削弱系统抖振,有利于电机反电动势的准确观测;引... 为了解决永磁同步电机控制系统中传统滑模观测器在转子位置估计时存在的抖振问题,以定子电流和反电动势为状态变量,提出一种以边界层可变的双曲正切函数为切换函数的全阶滑模观测器,可以削弱系统抖振,有利于电机反电动势的准确观测;引入锁相环控制算法对转子位置和转速进行估算,避免了滤波器的引入而导致的相位误差问题;针对速度控制,采用具有扰动观测和补偿能力的滑模速度控制器替代传统速度控制环中的恒参数PI控制器,以改善系统动态性能。仿真与实验结果验证了所提观测器与控制策略的正确性与有效性。 展开更多

关键词 表贴式永磁同步电机 全阶滑模观测器 滑模控制器 鲁棒性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于全阶滑模控制的双轮移动机器人跟踪误差研究 被引量：7

2

作者 万军 贾宇明 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2021年第1期24-27,共4页

针对双轮移动机器人运动轨迹跟踪误差较大的问题,设计了全阶滑模控制器,并对控制输出误差进行仿真验证。建立双轮机器人简图模型,推导出移动机器人动力学方程式。介绍了移动机器人线速度和角速度的控制过程,对传统PI控制器进行改进,设... 针对双轮移动机器人运动轨迹跟踪误差较大的问题,设计了全阶滑模控制器,并对控制输出误差进行仿真验证。建立双轮机器人简图模型,推导出移动机器人动力学方程式。介绍了移动机器人线速度和角速度的控制过程,对传统PI控制器进行改进,设计了全阶滑模控制器。采用李雅普诺夫函数对控制器的稳定性进行了证明,从而得到机器人运动线速度和角速度的输出误差收敛于零。在平面内,采用MATLAB软件对机器人运动线速度和角速度输出误差进行仿真实验,并与PI控制输出误差形成对比。结果显示:采用传统PI控制器,双轮机器人实际输出线速度和角速度误差较大;采用全阶滑模控制器,双轮机器人实际输出线速度和角速度误差较小。采用全阶滑模控制器用于双轮机器人控制系统,自适应抗干扰能力更强,可提高双轮机器人运动轨迹跟踪精度。 展开更多

关键词 双轮机器人 全阶滑模控制器 角速度 线速度 误差

在线阅读 下载PDF 职称材料

复合干扰下永磁球形电机的全阶滑模控制 被引量：2

3

作者 王松 王群京 +1 位作者 李国丽 文彦 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期489-498,共10页

针对受外部干扰和模型不确定性影响的永磁球形电机运动系统,提出一种基于有限时间干扰观测器的全阶滑模控制方法。首先,在复合干扰下建立永磁球形电机的动力学模型,其不确定性包括建模误差和外界干扰。其次,设计有限时间干扰观测器以快... 针对受外部干扰和模型不确定性影响的永磁球形电机运动系统,提出一种基于有限时间干扰观测器的全阶滑模控制方法。首先,在复合干扰下建立永磁球形电机的动力学模型,其不确定性包括建模误差和外界干扰。其次,设计有限时间干扰观测器以快速、准确地估计出系统的复合干扰。然后,为永磁球形电机设计了全阶滑模面,理想滑模运动时反映其全阶动态特性,而不是传统滑模控制系统中的降阶动态特性。最后,通过李雅普诺夫定理证明了所提控制方法的闭环系统的稳定性。仿真和实验结果表明所提控制器在复合干扰情况下具有良好的动态特性和抗干扰能力。 展开更多

关键词 永磁球形电机 全阶滑模控制 有限时间干扰观测器 轨迹跟踪

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于负载力观测器的永磁直线同步电机自适应全阶动态滑模控制 被引量：2

4

作者 赵希梅 李德豪 金鸿雁 《电机与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期53-61,72,共10页

针对永磁同步直线电机(PMLSM)在运行时易受参数变化、负载扰动、摩擦阻力、定位力等不确定性影响,导致位置跟踪精度不高、鲁棒性不强的问题,提出一种基于负载力观测器的自适应全阶动态滑模控制(AFODSMC-LFO)方法。首先,根据系统全阶误... 针对永磁同步直线电机(PMLSM)在运行时易受参数变化、负载扰动、摩擦阻力、定位力等不确定性影响,导致位置跟踪精度不高、鲁棒性不强的问题,提出一种基于负载力观测器的自适应全阶动态滑模控制(AFODSMC-LFO)方法。首先,根据系统全阶误差状态方程设计全阶滑模面,全阶滑模控制(FOSMC)能够实现快速收敛,并且在稳态时可实现系统多变量连续控制;其次,为有效削弱抖振,引入了动态滑模控制(DSMC),DSMC可视为FOSMC的补偿控制器,通过低通滤波环节有效滤除控制律中的高频开关信号和测量噪声;此外,针对系统内部不确定性上界和外部负载扰动,分别通过以动子实际位置为自变量的自适应律和负载力观测器进行精确估计,进一步提高了系统的鲁棒性;最后,通过实验证明该方法能够保证PMLSM位置跟踪过程中的高跟踪精度和强鲁棒性。 展开更多

关键词 永磁同步直线电机 全阶滑模控制 动态滑模控制 自适应控制 抖振 负载力观测器

在线阅读 下载PDF 职称材料

移相全桥变换器的PWM全阶鲁棒滑模控制 被引量：9

5

作者 高明 王大志 李召 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期2293-2302,共10页

传统的移相全桥变换器是利用周期平均化方法设计线性控制环节,不能满足分布式发电强鲁棒的需求。针对四个子结构的移相全桥变换器提出PWM全阶滑模控制策略。基于变换器的等效动态模型,在滑模流形中引入积分环节消除静差,分析系统在相空... 传统的移相全桥变换器是利用周期平均化方法设计线性控制环节,不能满足分布式发电强鲁棒的需求。针对四个子结构的移相全桥变换器提出PWM全阶滑模控制策略。基于变换器的等效动态模型,在滑模流形中引入积分环节消除静差,分析系统在相空间中的滑模运动过程和滑动的严格存在条件,给出可直接用于控制器数字实现的等效PWM控制函数,并在等效控制函数的基础上加入鲁棒切换项,分析电感与电容参数存在摄动时的鲁棒控制条件。实验结果证明PWM全阶滑模控制策略可以很好地改善系统的鲁棒性和调节性能,同时滑模控制变换器能以固定开关频率工作,避免了频率随工况改变而变动。 展开更多

关键词 移相全桥 全阶滑模控制 定频 PWM滑模控制 鲁棒性

在线阅读 下载PDF 职称材料

柔性多状态开关全阶终端滑模控制 被引量：4

6

作者 周铭浩 苏鸿宇 +3 位作者 周皓宇 冯勇 王东 成佳敏 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第22期8622-8635,共14页

文中以三端口柔性多状态开关(soft open point,SOP)为研究对象,建立考虑参数摄动的SOP数学模型,并基于虚拟控制技术,提出一种全阶滑模控制方法以增强系统的抗干扰能力。母线电压控制系统由母线电压与电流两个反馈回路构成,其控制器均采... 文中以三端口柔性多状态开关(soft open point,SOP)为研究对象,建立考虑参数摄动的SOP数学模型,并基于虚拟控制技术,提出一种全阶滑模控制方法以增强系统的抗干扰能力。母线电压控制系统由母线电压与电流两个反馈回路构成,其控制器均采用全阶滑模(full-order sliding-mode,FOSM)控制方法设计以增强系统的动态性能和对参数摄动的鲁棒性。基于虚拟控制技术设计的外环控制器能完全补偿由参数摄动引起的非匹配不确定性干扰,设计的积分型控制律完全消除了滑模抖振,保证电流给定信号完全平滑。有功功率与无功功率控制器设计均采用全阶终端滑模(full-order terminal sliding mode,FOTSM),保证目标功率精确跟踪的同时,减小了输出功率脉动。最后,在MATLAB/Simulink中搭建三端口SOP的仿真模型,仿真结果验证了在SOP系统参数摄动情况下所提控制算法的有效性和优越性。 展开更多

关键词 配电网 柔性多状态开关(SOP) 滑模控制 全阶滑模

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于鲁棒微分器的全阶非奇异终端滑模再入姿态控制 被引量：1

7

作者 赖汝 金震 +1 位作者 盛永智 刘向东 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1264-1268,1278,共6页

针对飞行器再入段的强耦合和非线性的问题,提出了一种基于鲁棒微分器(robust exact differentiator,RED)的全阶非奇异终端滑模控制(full-order nonsingular terminal sliding mode control,FONTSMC)方法.首先,设计了一种新的全阶非奇异... 针对飞行器再入段的强耦合和非线性的问题,提出了一种基于鲁棒微分器(robust exact differentiator,RED)的全阶非奇异终端滑模控制(full-order nonsingular terminal sliding mode control,FONTSMC)方法.首先,设计了一种新的全阶非奇异终端滑模函数,保证在控制器中不存在带有分数次幂项的状态量的导数,同时证明了跟踪误差可以在有限时间内收敛到0;然后,针对该滑模运动方程存在误差二阶导数的特殊情况,引入了超螺旋算法(super-twisting algorithm,STA)作为鲁棒微分器(RED),避免了由直接采用普通微分器引入的干扰噪声.进一步为了避免滑模控制的抖振问题,采用边界层技术与低通滤波技术共同消除控制量的抖振.最后,仿真结果验证了所设计的控制器可以实现有限时间姿态跟踪控制,且具有较好的鲁棒性. 展开更多

关键词 全阶终端滑模 非奇异 抖振抑制 鲁棒微分器 姿态控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

自同步型并网逆变器有限时间全阶终端滑模控制研究 被引量：1

8

作者 郑雪梅 时旭 +1 位作者 陈鑫 冯勇 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1903-1910,共8页

由于单台逆变器从离网到并网的切换过程中电网侧信息的获取会延迟,使得经典的虚拟阻抗方法难以实现逆变器自同步电网信息的功能.因此,文中设计一种基于有限时间全阶滑模控制的直流母线电压/无功功率控制器,该控制器与PQ型控制器相比减... 由于单台逆变器从离网到并网的切换过程中电网侧信息的获取会延迟,使得经典的虚拟阻抗方法难以实现逆变器自同步电网信息的功能.因此,文中设计一种基于有限时间全阶滑模控制的直流母线电压/无功功率控制器,该控制器与PQ型控制器相比减少了复杂的锁相环(PLL)结构,与虚拟同步发电机(VSG)控制技术相比增加了电网侧频率信息的采样,可实现对对电网信息的自同步追踪,并且有限时间的全阶滑模控制保证了微网系统具有更快的响应速度和较强的鲁棒性.对比的仿真和实验结果表明,所设计的控制策略可以快速跟踪电网电压信息,有效提高逆变器输出电压的动态调节能力. 展开更多

关键词 自同步 并网逆变器 有限时间控制 全阶终端滑模控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于超扭曲滑模的双定子绕组感应电机转速磁通控制

9

作者 贺银平 田密 +1 位作者 郑田娟 李密 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期327-338,共12页

针对双定子绕组感应电机DSWIMs(dual-stator winding induction machines)在传统直接转矩和磁通控制下转矩、磁通和电流纹波大,在低速下控制磁通难度大、噪声大等问题,提出1种基于超扭曲滑模控制器STSMC(super twisting sliding mode co... 针对双定子绕组感应电机DSWIMs(dual-stator winding induction machines)在传统直接转矩和磁通控制下转矩、磁通和电流纹波大,在低速下控制磁通难度大、噪声大等问题,提出1种基于超扭曲滑模控制器STSMC(super twisting sliding mode controller)的DSWIMs新型转速和磁通直接控制方法。通过设计满足李雅普诺夫稳定条件的有限时间收敛误差为0的非线性控制器,提出1种DSWIMs新型转矩分配算法,可使DSWIMs在较宽的转速范围内运行,并包括零转速,所需电磁转矩由2组绕组根据其额定功率提供。此外,针对DSWIMs设计了1种基于滑模控制的全阶观测器,能够高精度地估计绕组磁通、磁通角和转子转速,以实现最优磁通状态。最后,在1个3.3 kWDSWIM驱动系统上进行实验测试,评估所提DSWIM控制方案的性能,实验结果证明了所提控制方法、转矩分配算法和全阶观测器在不同速度区域的有效性。 展开更多

关键词 双定子绕组感应电机 超扭滑模控制器 滑模全阶观测器 转矩分配算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于自抗扰及无传感器的PMSG最大功率追踪控制

10

作者 陈德海 赵本骑 邓诚 《电子测量技术》 北大核心 2024年第16期65-72,共8页

针对海上风力发电机最大功率追踪传统矢量控制响应速度差、抗扰性能不足与传统滑模观测器观测精度差等问题,提出一种改进双环自抗扰及自适应全阶滑模观测器的控制策略。采用光滑连续函数替换fal函数,以削弱抖振;设计自适应率以获得更为... 针对海上风力发电机最大功率追踪传统矢量控制响应速度差、抗扰性能不足与传统滑模观测器观测精度差等问题,提出一种改进双环自抗扰及自适应全阶滑模观测器的控制策略。采用光滑连续函数替换fal函数,以削弱抖振;设计自适应率以获得更为平滑的反电动势,引入锁相环算法估计转子转速与位置角。对比实验表明,本文策略在转速跟踪响应速度上提高约24.3%,最大转速误差由0.70降为0.34 rpm,最大转子位置误差由0.045降为0.012 rad,在稳态时观测精度也有明显提高。在该策略下系统抗扰性能得到增强、响应速度得到提升、观测精度明显改善,提高了最大功率追踪效果。 展开更多

关键词 风力发电机 最大功率追踪 双环自抗扰 全阶滑模观测器

在线阅读 下载PDF 职称材料

永磁同步发电机无速度传感器控制 被引量：24

11

作者 张兴 郭磊磊 +1 位作者 杨淑英 曹仁贤 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第21期3440-3447,共8页

基于二阶滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制需要对估计的反电动势进行低通滤波和补偿,这增加了系统复杂性,并使估计的转子位置受转速估计误差影响严重。为此,提出了一种基于有效反电动势的全阶滑模观测器。该观测器具有二阶低... 基于二阶滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制需要对估计的反电动势进行低通滤波和补偿,这增加了系统复杂性,并使估计的转子位置受转速估计误差影响严重。为此,提出了一种基于有效反电动势的全阶滑模观测器。该观测器具有二阶低通滤波的特性,可滤除估计的有效反电动势中含有的高频滑模噪声,无需再外加低通滤波器。然后可采用锁相环直接获得转子位置,实现无速度传感器控制。此外,该方法可以通过合理设计滑模增益,提高转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 风力发电 永磁同步发电机 无速度传感器 全阶滑模观测器 锁相环

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种改进的永磁同步发电机模型预测直接转矩控制方法 被引量：29

12

作者 郭磊磊 张兴 +1 位作者 杨淑英 谢震 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第18期5053-5061,5130,共9页

传统的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)模型预测直接转矩控制方法(model predictive direct torque control,MP-DTC)通常在同步旋转dq坐标系上实现预测控制,这导致该算法需要复杂的坐标变换单元,且对发电... 传统的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)模型预测直接转矩控制方法(model predictive direct torque control,MP-DTC)通常在同步旋转dq坐标系上实现预测控制,这导致该算法需要复杂的坐标变换单元,且对发电机的参数变化较敏感。针对这一问题,提出了一种改进的PMSG MP-DTC方法。该方法首先采用全阶滑模观测器在静止坐标系上观测等效反电动势,然后根据观测的等效反电动势和采样的定子电流实现静止坐标系上的定子磁链和转矩预测,从而避免了复杂的坐标变换运算,提高了参数鲁棒性,改善了系统的动态特性。实验结果表明,所提算法有效提高了系统的动态特性和参数鲁棒性,并明显减小了计算负担。 展开更多

关键词 永磁同步发电机 模型预测直接转矩控制 同步旋转坐标系 静止坐标系 全阶滑模观测器

在线阅读 下载PDF 职称材料

三相永磁同步电机单电流传感器矢量控制策略 被引量：11

13

作者 许观达 肖飞 +1 位作者 连传强 刘计龙 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2022年第23期104-111,共8页

为提高三相永磁同步电机单电流传感器条件下的控制性能,提出了一种基于全阶滑模观测器和准比例谐振调节器的电流重构方法。该方法首先在两相静止坐标系下以电流和扩展反电动势为观测量,建立了全阶滑模观测器的数学模型。然后利用准PR调... 为提高三相永磁同步电机单电流传感器条件下的控制性能,提出了一种基于全阶滑模观测器和准比例谐振调节器的电流重构方法。该方法首先在两相静止坐标系下以电流和扩展反电动势为观测量,建立了全阶滑模观测器的数学模型。然后利用准PR调节器对未知相电流误差进行重构,以获得全阶滑模观测器所需要的电流误差信息。最后利用观测器估计的电流信息实现高性能的闭环矢量控制,并给出了观测器和准PR调节器的参数设计方法。相较于传统的低通滤波器与PI调节器的控制方法,所提方法实现简单并且避免了低通滤波器造成的相位滞后和幅值衰减问题。半实物实时仿真结果表明,新方法在不同工况下的dq轴电流谐波减小10%~20%,并且具有更高的转矩控制精度和更好的动态性能。 展开更多

关键词 永磁同步电机 单电流传感器 全阶滑模观测器 准比例谐振调节器 矢量控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

凸极永磁同步风力发电机无速度传感器控制 被引量：2

14

作者 郭磊磊 张兴 +1 位作者 杨淑英 曹仁贤 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2014年第22期108-112,122,共6页

基于全阶滑模观测器的凸极永磁同步风力发电机无速度传感器控制可以通过提高滑模增益来提高系统的鲁棒性,但提高滑模增益会放大滑模噪声。为了解决这个矛盾,文中提出了有效反电动势的概念,并基于有效反电动势的概念设计了一种全阶状态... 基于全阶滑模观测器的凸极永磁同步风力发电机无速度传感器控制可以通过提高滑模增益来提高系统的鲁棒性,但提高滑模增益会放大滑模噪声。为了解决这个矛盾,文中提出了有效反电动势的概念,并基于有效反电动势的概念设计了一种全阶状态滑模观测器,分析了该全阶状态滑模观测器的滑模抖振抑制特性和转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性。与全阶滑模观测器相比,所建立的全阶状态滑模观测器在不放大滑模噪声的前提下,可进一步提高转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性。实验结果表明,该方法可实现稳定的无速度传感器控制,具有良好的动稳态特性,转子位置估计对转速估计误差具有更强的鲁棒性。 展开更多

关键词 风力发电 凸极永磁同步发电机 全阶状态滑模观测器 无速度传感器 鲁棒性

在线阅读 下载PDF 职称材料

电传动车辆轮毂电机恒转矩弱磁控制策略 被引量：11

15

作者 赵其进 廖自力 +3 位作者 苗成林 刘春光 解建一 蔡立春 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期195-202,共8页

为了实现电传动装甲车用轮毂电机的高性能控制,开展先进的矢量控制方案研究.为了获得良好的转矩、转速动态性能,采用转矩控制模式,设计基于全阶滑模观测器的电磁转矩估计方法.基速以下,驱动系统采用最大转矩电流比(MTPA)控制策略,当转... 为了实现电传动装甲车用轮毂电机的高性能控制,开展先进的矢量控制方案研究.为了获得良好的转矩、转速动态性能,采用转矩控制模式,设计基于全阶滑模观测器的电磁转矩估计方法.基速以下,驱动系统采用最大转矩电流比(MTPA)控制策略,当转速大于基速时,结合轮毂电机的控制需求,提出并设计新颖的恒转矩前馈结合电压反馈的电流补偿弱磁控制方案.基于90 kW内置式永磁同步电机(IPMSM)开展实验研究.结果表明,所设计的转矩观测器能够保证较高的观测精度,误差基本小于5 N·m;电机转矩的跟随性能较好,动态误差小于5%;电机能够由MTPA运行模式平滑过渡到弱磁模式,严格按照所规划的弱磁路线运行.在运行过程中,轮毂电机的转矩控制性能良好,转速响应快,能够满足电传动车辆的控制需求. 展开更多

关键词 轮毂电机 转矩控制 全阶滑模观测器 转矩估计 恒转矩弱磁

在线阅读 下载PDF 职称材料

柔性机械臂最优抑振轨迹规划与跟踪控制研究 被引量：6

16

作者 韩键美 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第8期25-30,共6页

为了抑振柔性机械臂的残余振动,提出了基于自适应遗传算法的最优抑振轨迹规划和基于全阶终端滑模控制的轨迹跟踪方法。在轨迹规划方面,建立了最优抑振轨迹规划模型;对遗传算法进行改进,使交叉概率随种群多样性自适应变化,变异概率随个... 为了抑振柔性机械臂的残余振动,提出了基于自适应遗传算法的最优抑振轨迹规划和基于全阶终端滑模控制的轨迹跟踪方法。在轨迹规划方面,建立了最优抑振轨迹规划模型;对遗传算法进行改进,使交叉概率随种群多样性自适应变化,变异概率随个体适应度自适应变化,从而提出了自适应遗传算法的抑振轨迹规划规划方法。在轨迹跟踪方面,以轨迹跟踪误差及残余振动为消除对象,设计了全阶终端滑模控制器及控制律,并证明了任意误差状态可在有限时间内到达滑模面并滑动至零点。经验证,自适应遗传算法收敛速度和寻优精度明显优于传统遗传算法,自适应遗传算法规划轨迹的残余振动远远小于传统遗传算法规划的轨迹;在全阶终端滑模控制器的控制下,柔性机械臂在旋转过程中和旋转结束后的振动量极小,而PID控制器在旋转结束后3.5s才逐渐稳定。 展开更多

关键词 柔性机械臂 振动抑制 自适应遗传算法 全阶终端滑模

在线阅读 下载PDF 职称材料