基于复合观测器的PMSM分数阶快速终端滑模速度跟踪控制

1

作者 滕然 赵希梅 《电工技术学报》 北大核心 2025年第16期5259-5270,共12页

针对永磁同步电机(PMSM)伺服系统速度跟踪精度低的问题,提出一种基于复合观测器的分数阶快速终端滑模控制(FTSMC)方法。首先,建立含有不确定性的隐极式PMSM数学模型,采用分数阶FTSMC方法可以使系统状态轨迹在有限的时间内快速趋近到滑... 针对永磁同步电机(PMSM)伺服系统速度跟踪精度低的问题,提出一种基于复合观测器的分数阶快速终端滑模控制(FTSMC)方法。首先,建立含有不确定性的隐极式PMSM数学模型,采用分数阶FTSMC方法可以使系统状态轨迹在有限的时间内快速趋近到滑模面上,同时在滑模面中加入带有记忆属性的分数阶微积分算子,进而有效削弱抖振现象。其次,针对控制器参数选取困难,难以达到跟踪精度和抗扰性能动态最优的问题,采用模糊自适应方法对系统参数进行实时在线更新,提高速度跟踪精度。然后,为进一步提升系统对于负载扰动的抗扰性能,设计复合观测器结构对系统匹配扰动和非匹配扰动进行观测,有效提高系统的抗扰性能。最后,实验结果证明该方法能显著提高系统跟踪精度和抗扰性能。 展开更多

关键词 永磁同步电机 分数阶微积分 快速终端滑模控制 模糊控制 复合观测器

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基于扰动观测器和改进自适应二阶快速终端滑模的PMLSM伺服系统控制 被引量：1

2

作者 赵希梅 李德豪 金鸿雁 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期41-49,共9页

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)在运行时易受到摩擦力、负载扰动及环境变化等不确定影响,设计一种基于扰动观测器和自适应二阶快速终端滑模控制方法。首先,该方法在高阶滑模的基础上结合了快速终端滑模控制,有效加快了系统响应速度。其... 针对永磁直线同步电动机(PMLSM)在运行时易受到摩擦力、负载扰动及环境变化等不确定影响,设计一种基于扰动观测器和自适应二阶快速终端滑模控制方法。首先,该方法在高阶滑模的基础上结合了快速终端滑模控制,有效加快了系统响应速度。其次,在二阶滑模面的基础上引入条件积分项,该项仅作用于边界层内部,能够有效避免滑模到达阶段由于积分饱和现象导致的超调量过大及响应时间过慢的问题。此外,设计自适应切换控制律,使切换增益在合理的区间内,并根据系统状态进行实时更新,从而削弱抖振现象。最后,为进一步提升系统的鲁棒性,采用扰动观测器对PMLSM系统的集总不确定性进行补偿。经实验验证,该控制方法具有良好的位置跟踪精度和强鲁棒性,且对系统抖振现象有明显削弱作用。 展开更多

关键词 永磁直线同步电动机 二阶滑模控制 终端滑模控制 条件积分项 自适应控制 扰动观测器

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基于自适应扰动观测器的电磁直线驱动器改进滑模控制

3

作者 高仁璟 王赓 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第5期64-75,共12页

针对因参数摄动和外部扰动等因素直接作用导致电磁直线驱动器控制性能恶化的问题,提出一种自适应扰动观测器与改进的超螺旋全局快速终端滑模控制相结合的复合控制方法。为提高系统抗干扰能力,避免控制律使用高增益反馈,设计自适应滑模... 针对因参数摄动和外部扰动等因素直接作用导致电磁直线驱动器控制性能恶化的问题,提出一种自适应扰动观测器与改进的超螺旋全局快速终端滑模控制相结合的复合控制方法。为提高系统抗干扰能力,避免控制律使用高增益反馈,设计自适应滑模扰动观测器对系统扰动等不确定性因素进行观测与自适应前馈补偿。为保证系统的有限时间收敛性,基于改进的全局快速终端滑模面设计等效控制部分,并引入改进的快速超螺旋算法作为趋近阶段的切换控制律,以进一步提升收敛速度并削弱抖振的影响。利用Lyapunov定理证明闭环系统的稳定性,并通过仿真和试验验证控制方法的有效性。结果表明,所提出的控制方法具有增强系统鲁棒性、避免参数增益选择保守性的优势,能够实现对非线性时变扰动的自适应观测补偿,保证误差在有限时间内更快收敛的同时有效抑制抖振。 展开更多

关键词 电磁直线驱动器 自适应滑模扰动观测器 全局快速终端滑模 快速超螺旋算法 运动控制

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考虑输入饱和的机械臂积分快速终端滑模控制

4

作者 王杰 沈艳霞 《控制工程》 北大核心 2025年第7期1241-1250,共10页

针对机械臂系统存在未建模部分、摩擦力、外加扰动的问题,提出了一种考虑输入饱和的积分快速终端滑模控制方法,用于各关节角的轨迹跟踪控制。首先,建立机械臂模型,将未建模部分、摩擦力、外加扰动、输入饱和误差看作集中扰动;其次,设计... 针对机械臂系统存在未建模部分、摩擦力、外加扰动的问题,提出了一种考虑输入饱和的积分快速终端滑模控制方法,用于各关节角的轨迹跟踪控制。首先,建立机械臂模型,将未建模部分、摩擦力、外加扰动、输入饱和误差看作集中扰动;其次,设计了一种固定时间收敛的扩张高增益观测器对集中扰动进行估计,解决了传统扩张高增益观测器的估计误差在初始时刻存在峰值和只能渐近稳定的问题;再次,将积分滑模控制与快速终端滑模控制相结合,利用反步法完成积分快速终端滑模控制器的设计,通过观测器所估计的集中扰动削减控制输出的抖振;最后,对所提观测器与控制方法进行仿真实验。仿真结果表明,所提观测器能够精确估计集中扰动,所提控制方法能够提高机械臂系统的轨迹跟踪速度和精度,同时在考虑输入饱和的情况下保证了机械臂系统的安全性。 展开更多

关键词 机械臂 输入饱和 扩张观测器 反步法 积分快速终端滑模控制

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基于双扰动观测器的永磁同步电机双惯量系统无模型递归终端滑模控制 被引量：2

5

作者 吕玉映 赵凯辉 +3 位作者 游鑫 谯梦洁 何颖燊 涂麟轩 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2024年第21期129-139,共11页

为了提高永磁同步电机双惯量系统在不确定性扰动影响下的控制性能,提出一种基于双扰动观测器的无模型递归终端滑模控制策略。首先,建立存在不确定性扰动的永磁同步电机双惯量系统模型,并结合无模型控制与递归终端滑模控制设计无模型递... 为了提高永磁同步电机双惯量系统在不确定性扰动影响下的控制性能,提出一种基于双扰动观测器的无模型递归终端滑模控制策略。首先,建立存在不确定性扰动的永磁同步电机双惯量系统模型,并结合无模型控制与递归终端滑模控制设计无模型递归终端滑模控制器,使系统状态直接从滑模面开始运动,缩短了状态误差的收敛时间,有效抑制抖振。其次,通过构造扩张状态观测器观测负载速度并反馈到改进型扩展扰动滑模观测器中,构成双扰动观测器。同时,双扰动观测器精确估计总扰动信号并前馈补偿到所设计的控制器,进一步提高系统稳态性能和抗扰动能力。最后,通过仿真和实验验证得出,所提出的控制方案相较于比例积分控制和改进型无模型滑模控制方法更具有优越性和可行性。 展开更多

关键词 双惯量系统 永磁同步电机 快速积分终端滑模控制 无模型递归终端滑模控制 双扰动观测器

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基于扩展观测器的永磁同步电机快速积分终端滑模控制 被引量：2

6

作者 陆园 朱其新 朱永红 《机床与液压》 北大核心 2023年第24期116-121,共6页

为了优化永磁同步电机(PMSM)调速系统的动态性能,使用滑模控制的PMSM控制系统的非线性速度控制算法。提出一种新的快速积分终端滑模面(FITSMC),以提高传统积分终端滑模控制在速度误差远离平衡点时的跟踪误差收敛速度。针对高切换增益引... 为了优化永磁同步电机(PMSM)调速系统的动态性能,使用滑模控制的PMSM控制系统的非线性速度控制算法。提出一种新的快速积分终端滑模面(FITSMC),以提高传统积分终端滑模控制在速度误差远离平衡点时的跟踪误差收敛速度。针对高切换增益引起的大抖动现象,提出一种改进的抗干扰滑模速度控制器,该方法引入扩展状态观测器观测集中扰动,并在FITSMC中添加前馈补偿项。最后,通过仿真验证所提控制方法的有效性。结果表明:采用FITSMC替代传统的PI控制器,可以有效地降低动态速度跟踪误差。通过与传统方法进行比较,验证了所提方法(FITSMC+ESO)的优越性。 展开更多

关键词 快速积分终端滑模面(FITSMC) 永磁同步电机(PMSM) 滑模控制 扩展状态观测器

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基于扰动观测器的永磁直线电机高阶非奇异快速终端滑模控制 被引量：30

7

作者 方馨 王丽梅 张康 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期409-421,共13页

针对永磁直线同步电机运行时存在模型不确定性、负载扰动、参数摄动等匹配/不匹配扰动等问题,该文提出一种基于扰动观测器的高阶非奇异快速终端滑模控制策略。利用非线性扰动观测器观测匹配/不匹配扰动,降低系统对多重扰动的保守性。此... 针对永磁直线同步电机运行时存在模型不确定性、负载扰动、参数摄动等匹配/不匹配扰动等问题,该文提出一种基于扰动观测器的高阶非奇异快速终端滑模控制策略。利用非线性扰动观测器观测匹配/不匹配扰动,降低系统对多重扰动的保守性。此外,设计高阶非奇异快速终端滑模控制器,增强系统的鲁棒性,并将反馈电流引入滑模面,实现电机位置、速度和电流的整体控制,以提高位置跟踪系统的动态性能和稳态性能。基于李雅普诺夫稳定性理论,分析证明了闭环系统的稳定性和收敛性。最后,通过实验验证了所提控制方法的可行性,能够有效提高系统的跟踪精度和鲁棒性。 展开更多

关键词 永磁直线同步电机 非线性扰动观测器 高阶非奇异快速终端滑模控制 匹配/不匹 配扰动

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基于扰动观测器补偿的机械臂非奇异快速终端滑模控制 被引量：22

8

作者 孙国法 赵尔全 +1 位作者 张国巨 黄鸣宇 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1506-1515,共10页

针对机械臂系统在实际应用中存在的建模误差及未知扰动问题,设计了一种基于扰动观测器的改进型非奇异快速终端滑模控制策略.通过扰动观测器准确估计系统存在的总扰动,并设计恰当的非线性增益函数使扰动观测误差指数收敛,实现了对控制器... 针对机械臂系统在实际应用中存在的建模误差及未知扰动问题,设计了一种基于扰动观测器的改进型非奇异快速终端滑模控制策略.通过扰动观测器准确估计系统存在的总扰动,并设计恰当的非线性增益函数使扰动观测误差指数收敛,实现了对控制器的前馈补偿.考虑到终端滑模存在的奇异性问题,结合扰动观测器设计了非奇异快速终端滑模控制器,在保证跟踪误差有限时间收敛的同时抑制了滑模控制固有的抖振现象.同时在控制器设计过程中,用fal函数代替sig函数有利于削弱滑模控制抖振,提高系统稳定性及跟踪精度.最后,利用MATLAB软件进行实验仿真,验证了所设计控制器的有效性. 展开更多

关键词 机械臂控制 非奇异快速终端滑模控制器 fal函数 扰动观测器 滑模控制 有限时间收敛

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PMSM无模型超螺旋快速积分终端滑模控制 被引量：8

9

作者 赵凯辉 谯梦洁 +3 位作者 吕玉映 游鑫 张昌凡 郑剑 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期64-74,共11页

针对永磁同步电机运行过程中因模型不确定、参数摄动和外部扰动等因素的影响,从而导致驱动系统性能下降的问题,提出一种新型控制策略。首先,为减少对系统数学模型的依赖,构建了一个新的超局部模型,用于描述永磁同步电机的转速环。其次,... 针对永磁同步电机运行过程中因模型不确定、参数摄动和外部扰动等因素的影响,从而导致驱动系统性能下降的问题,提出一种新型控制策略。首先,为减少对系统数学模型的依赖,构建了一个新的超局部模型,用于描述永磁同步电机的转速环。其次,基于转速环的新型超局部模型,结合一种新型积分终端滑模面和改进超螺旋控制律来设计新型无模型超螺旋快速积分终端滑模控制器,实现了对转速的精确控制。再次,采用非奇异快速终端滑模面和双幂次趋近律设计改进扩展非奇异终端滑模扰动观测器,通过精确观测和前馈补偿未知扰动,有效地抑制参数摄动和外部扰动,增强了系统鲁棒性,提高系统的动态性能和稳态性能。最后,通过与传统控制方法的仿真和实验对比,证实所提算法转速抗超调能力提升为0.412 5%,转矩快速响应能力提升0.013 s。结果表明当存在未知扰动时,所提方法具有较强的鲁棒性和良好的抗干扰性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 无模型超螺旋快速积分终端滑模控制器 扩展非奇异终端滑模扰动观测器

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基于ESO的电动缸非奇异快速终端滑模控制

10

作者 毛吴迎 刘志强 《机床与液压》 北大核心 2025年第9期133-138,共6页

电动缸作为实现精密位置控制的执行器,需要通过控制策略实现高精度、高性能的运动。PID控制会导致系统超调和振荡,且鲁棒性较差,滑模控制存在超调和高频振荡的问题。针对这些问题,在位置环设计一种新型非奇异快速终端滑模控制算法,同时... 电动缸作为实现精密位置控制的执行器,需要通过控制策略实现高精度、高性能的运动。PID控制会导致系统超调和振荡,且鲁棒性较差,滑模控制存在超调和高频振荡的问题。针对这些问题,在位置环设计一种新型非奇异快速终端滑模控制算法,同时采用扩展状态观测器对负载扰动和外部负载扰动进行观测与补偿。此外,在电流环采用无差拍电流预测控制器,以提高系统的动态响应能力。通过MATLAB/Simulink仿真实验,证明了与PID控制和滑模控制相比,所提控制策略的系统响应速度分别提升0.7、0.54 s,且无超调,在外部扰动下鲁棒性更强。 展开更多

关键词 电动缸 非奇异快速终端滑模控制 扩张观测器 负载扰动 无差拍电流预测控制器

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永磁同步电机全局积分终端滑模矢量控制

11

作者 李扬 杨芳艳 +1 位作者 李清都 赵广凯 《电力系统及其自动化学报》 北大核心 2025年第4期21-29,共9页

为提高永磁同步电机的速度控制性能,提出一种基于高阶对数滑模扰动观测器的全局积分终端滑模矢量控制策略。首先,设计趋近速度可随状态变量自适应调节的趋近律,并把符号函数替换为可在零点实现平滑过渡的非线性函数;同时,将全局滑模因... 为提高永磁同步电机的速度控制性能,提出一种基于高阶对数滑模扰动观测器的全局积分终端滑模矢量控制策略。首先,设计趋近速度可随状态变量自适应调节的趋近律,并把符号函数替换为可在零点实现平滑过渡的非线性函数;同时,将全局滑模因子项引入改进积分终端滑模面中,构造全局积分终端滑模速度控制器,使控制系统具有全局鲁棒性;然后,将可实现有限时间收敛的对数滑模面与高阶控制律相结合,设计高阶对数滑模扰动观测器,把观测出的系统扰动作为已知量对前端控制器进行补偿,提高控制精度。仿真结果表明该策略能够显著减小转速波动并提高系统稳定性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 趋近律 非线性函数 全局积分终端滑模 高阶对数滑模扰动观测器

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基于非奇异快速积分终端滑模的机械臂鲁棒控制 被引量：4

12

作者 杨杰杰 秦志杰 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第4期73-79,共7页

为了克服机械摩擦、未知负载和模型误差等不确定性因素对机械臂控制精度的影响,采用指数障碍李雅普诺夫函数设计了非奇异快速积分终端滑模有限时间鲁棒控制律。首先,建立了带有各类不确定性因素的机械臂数学模型,并通过设计的观测器准... 为了克服机械摩擦、未知负载和模型误差等不确定性因素对机械臂控制精度的影响,采用指数障碍李雅普诺夫函数设计了非奇异快速积分终端滑模有限时间鲁棒控制律。首先,建立了带有各类不确定性因素的机械臂数学模型,并通过设计的观测器准确地估计出干扰值;然后,利用机械臂转角误差设计了非奇异快速积分终端滑模面,在指数障碍李雅普诺夫函数的基础上,设计出了有限时间鲁棒控制律;最后,通过稳定性分析验证了设计的有限时间鲁棒控制律能够在有效时间内收敛。三自由度机械臂的仿真结果表明:提出的有限时间鲁棒控制律能够有效克服不确定性因素对机械臂控制精度的影响,观测器的最大估计误差为0.1(°)/s 2,机械臂各关节转角的最大跟踪误差为0.1°,验证了设计方法的有效性。在三维空间固定坐标定位实验中,机械臂在提出的有限时间鲁棒控制律作用下的最大定位误差为0.22 cm,最长运行时间为2.2 s,验证了在实际工程应用中能够实现更高的控制精度和运行效率。 展开更多

关键词 机械臂 观测器 指数障碍李雅普诺夫函数 非奇异快速积分终端滑模 有限时间鲁棒控制律

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采用新型趋近律和扰动观测器的开关磁阻电机瞬时转矩控制

13

作者 孙燕文 黄朝志 +1 位作者 代礼祥 罗龙 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期113-123,共11页

针对开关磁阻电机传统控制策略易产生转矩脉动大、动态性能差的问题,提出一种基于自适应趋近律和扰动观测器的瞬时转矩控制。为避免转子进入单向导通区间出现转矩过冲现象,在滞环策略中增加了退磁信号;结合线性和终端滑模面提出了非奇... 针对开关磁阻电机传统控制策略易产生转矩脉动大、动态性能差的问题,提出一种基于自适应趋近律和扰动观测器的瞬时转矩控制。为避免转子进入单向导通区间出现转矩过冲现象,在滞环策略中增加了退磁信号;结合线性和终端滑模面提出了非奇异快速终端滑模函数,以实现系统在趋近、滑动阶段均能快速收敛;设计了自适应趋近律和分段切换函数以解决传统趋近律中趋近速度和抖振问题,并且为了降低切换增益,采用滑模扰动观测器将外界扰动及时前馈至控制器。以一台6/20电机进行仿真与实验验证,结果表明:新的滞环策略可以有效降低转矩脉动,且与PI、传统滑模控制相比,改进滑模方法不仅实现了转速无超调、缩短动态响应时间,而且增强了电机的抗干扰性能,输出转矩波动进一步降低。 展开更多

关键词 开关磁阻电机 转矩脉动 非奇异快速终端滑模 自适应趋近律 扰动观测器 抖振

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深度弱磁反馈超螺旋非奇异快速终端滑模控制

14

作者 李祥飞 易志萱 +2 位作者 刘捃锓 赵凯辉 邹莉华 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期132-145,共14页

针对内置式永磁同步电机弱磁控制在弱磁程度较深时,受到电机参数摄动和外部扰动时会造成电压环输出、转矩和电流脉动增大,转速收敛过慢等问题,提出一种转速-电压环反馈超螺旋非奇异快速终端滑模控制器(FST-NFTSMC)的深度弱磁控制方法。... 针对内置式永磁同步电机弱磁控制在弱磁程度较深时,受到电机参数摄动和外部扰动时会造成电压环输出、转矩和电流脉动增大,转速收敛过慢等问题,提出一种转速-电压环反馈超螺旋非奇异快速终端滑模控制器(FST-NFTSMC)的深度弱磁控制方法。为了减少弱磁控制对系统模型的依赖,根据内置式永磁同步电机在参数摄动时的数学模型,构建电压环超局部模型,并结合转速环超局部模型建立转速-电压环超局部模型。基于此超局部模型,结合反馈超螺旋算法和非奇异快速终端切换函数设计转速-电压环FST-NFTSMC,同时建立改进滑模扰动观测器对系统存在的未知部分进行估计,并前馈补偿给FST-NFTSMC,进一步提高系统的鲁棒性和控制精度。仿真和实验表明,与传统PI控制相比,该方法在无弱磁区、浅度弱磁区和深度弱磁区的收敛速度上分别提高了66%、40.6%和28.6%,稳定性更好,转矩和电流脉动更小,证明了该方法在弱磁控制上能有效抑制电压环受到扰动后输出的抖振以及提高转速响应速度。 展开更多

关键词 内置式永磁同步电机 深度弱磁区 反馈超螺旋算法 非奇异快速终端滑模控制器 改进滑模扰动观测器

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固定时间收敛扰动观测终端滑模制导律设计 被引量：6

15

作者 景亮 张忠阳 +1 位作者 崔乃刚 吴荣 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期1820-1826,共7页

针对机动目标拦截问题,设计了基于固定时间收敛扰动观测器(fixed-time disturbance observer,FxTDO)的终端角度约束非奇异快速终端滑模制导律(nonsingular fast terminal sliding mode guidance law,NFTSMGL)。通过具有固体时间收敛特... 针对机动目标拦截问题,设计了基于固定时间收敛扰动观测器(fixed-time disturbance observer,FxTDO)的终端角度约束非奇异快速终端滑模制导律(nonsingular fast terminal sliding mode guidance law,NFTSMGL)。通过具有固体时间收敛特性的扰动观测器对导弹拦截过程的外部扰动进行快速、精确估计。同时为了抑制抖振影响以及保证制导信号在有限的时间范围内收敛,设计了NFTSMGL,并进行了稳定性分析。仿真结果表明,FxTDO-NFTSMGL可以使制导信号在有限的时间范围内收敛至期望状态,并满足对机动目标拦截的要求,相较于无观测器的NFTSMGL收敛速度更快,且避免了抖振现象。 展开更多

关键词 机动目标拦截 固定时间收敛扰动观测器 非奇异快速终端滑模制导 攻击角度约束

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基于双观测器的多电机卷绕系统切换滑模控制 被引量：1

16

作者 贺志浩 于海生 《机床与液压》 北大核心 2022年第7期32-39,共8页

针对多电机卷绕系统存在的强耦合、张力控制精度低、易受扰动影响等问题,提出一种基于非线性扰动观测器和张力观测器的切换滑模控制方法。以永磁同步电机作为系统的驱动机构,设计非奇异快速终端滑模控制器来实现对电机转速的控制,并设... 针对多电机卷绕系统存在的强耦合、张力控制精度低、易受扰动影响等问题,提出一种基于非线性扰动观测器和张力观测器的切换滑模控制方法。以永磁同步电机作为系统的驱动机构,设计非奇异快速终端滑模控制器来实现对电机转速的控制,并设计非线性扰动观测器来估计系统的参数摄动,将估计值用于前馈补偿;对于系统的张力环,采用带有切换函数的自适应滑模控制器,切换函数可以使系统状态更快到达滑模面;并设计张力观测器来精确观测张力大小。仿真实验结果表明:与传统的控制策略相比,所设计的控制策略提高了系统的响应速度、跟踪精度和鲁棒性。 展开更多

关键词 多电机卷绕系统 非奇异快速终端滑模 非线性扰动观测器 切换滑模 张力观测器

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基于非线性扰动观测器的四旋翼姿态控制 被引量：6

17

作者 高振奇 丁力 郑欣 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2019年第10期16-21,共6页

针对存在模型不确定性和未知外界干扰下四旋翼飞行器的姿态控制问题,提出了一种基于非线性扰动观测器的快速连续非奇异终端滑模控制策略。通过非线性扰动观测器对外界干扰及系统不确定性进行平滑估计和补偿,提高系统的稳定性;利用非奇... 针对存在模型不确定性和未知外界干扰下四旋翼飞行器的姿态控制问题,提出了一种基于非线性扰动观测器的快速连续非奇异终端滑模控制策略。通过非线性扰动观测器对外界干扰及系统不确定性进行平滑估计和补偿,提高系统的稳定性;利用非奇异终端滑模面有限时间收敛的特性设计控制律,保证系统的快速收敛;应用Lyapunov函数证明控制器的稳定性,对四旋翼的飞行动力学特征进行研究,推导出飞行动力学模型,引入人:T蜂群算法来优化控制器中的参数,实现最优控制;最后,通过两个数值仿真实例验证了该控制器的有效性。结果表明,与其他控制算法相比,所提控制算法在收敛速度、跟踪精度及扰动估计精度方面均优于其他控制算法,具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 姿态控制 扰动观测器 非奇异快速终端滑模 人工蜂群算法

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基于自适应趋近律和扰动观测器的开关磁阻电机控制 被引量：5

18

作者 黄朝志 孙燕文 张文进 《电子测量技术》 北大核心 2023年第22期32-40,共9页

针对开关磁阻电机PI控制器和传统滑模方法中存在瞬态时间长、稳态下转矩脉动大问题,提出一种基于自适应趋近律和扰动观测器控制方法。首先引入状态变量构建非奇异快速终端滑模面,以提升系统收敛时间。其次分析了传统指数趋近律存在的固... 针对开关磁阻电机PI控制器和传统滑模方法中存在瞬态时间长、稳态下转矩脉动大问题,提出一种基于自适应趋近律和扰动观测器控制方法。首先引入状态变量构建非奇异快速终端滑模面,以提升系统收敛时间。其次分析了传统指数趋近律存在的固有抖振,设计出一种自适应趋近律算法,从而降低系统抖振。然后针对扰动变化设计了非线性扰动观测器,并将观测到的扰动值作为前馈信号补偿至滑模控制器。最后,以PI和传统滑模控制作为对比,对所提控制策略进行验证,结果表明:在仿真和实验的启动阶段,响应时间分别缩短了0.08 s、0.4 s,实现了速度的无超调跟踪;在加载阶段转速下降量分别减少了19.9%、9.2%和7%、2.9%,而且电机在稳态时的输出转矩波动变小,转矩脉动降低了约10%。 展开更多

关键词 开关磁阻电机 非奇异快速终端滑模 自适应趋近律 扰动观测器 抖振 转矩脉动

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基于扰动观测的4WSS电驱动无人农机路径跟踪控制方法 被引量：3

19

作者 景亮 冯瑞 +3 位作者 沈跃 刘慧 何思伟 张亚飞 《农业工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第23期73-81,共9页

为提高四轮独立自转向(four-wheel self-steering,4WSS)电驱动无人农机复杂农田环境下路径跟踪控制精度与抗扰动能力,该研究提出一种基于非线性扰动观测器的非奇异快速自适应终端滑模复合控制方法。首先,考虑到农田环境下驱动轮滑移对... 为提高四轮独立自转向(four-wheel self-steering,4WSS)电驱动无人农机复杂农田环境下路径跟踪控制精度与抗扰动能力,该研究提出一种基于非线性扰动观测器的非奇异快速自适应终端滑模复合控制方法。首先,考虑到农田环境下驱动轮滑移对底盘运动规律的影响,建立包含未知侧滑速度与转向滑移角的4WSS无人农机底盘扩展运动学模型;其次,设计非线性扰动观测器,估计底盘扩展运动学模型中包含未知滑移参数的外部集总扰动,并引入到滑模面中进行扰动补偿。在此基础上,针对非奇异快速终端滑模控制的抖振问题,基于指数趋近律构建一种非线性自适应滑模趋近律,保证控制器输出转向执行机构可接受的平滑控制量,并严格证明了所提出复合控制器的稳定性。最后,分别在农田环境下进行直播作业和喷雾作业场地试验,结果表明:当4WSS无人农机以0.4和0.6 m/s的速度跟踪U形目标路径时,相较于传统非奇异快速终端滑模控制方法,直播作业模式下该方法在不同速度下目标作业路径跟踪的横向误差标准差分别为8.1和9.2 cm。喷雾作业模式下相应的横向误差标准差分别为5.3和7.8 cm。所提方法有效提高了复杂农田场景下4WSS无人农机路径跟踪控制的鲁棒性与精度,且具备良好的抗扰动能力和较强的自适应能力,满足农业生产的需求。 展开更多

关键词 控制 无人农机 路径跟踪 非线性扰动 观测器 非奇异快速自适应 终端滑模控制

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一种永磁同步电机无模型超螺旋快速终端滑模控制方法 被引量：13

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作者 赵凯辉 易金武 +3 位作者 刘文昌 谯梦洁 张昌凡 王兵 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2023年第22期88-98,共11页

针对内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)由于内部参数变化、外部扰动等各种不确定性因素导致控制性能不佳的问题,提出一种无模型超螺旋快速终端滑模控制方法。首先,建立考虑IPMSM不确定性的新型超... 针对内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)由于内部参数变化、外部扰动等各种不确定性因素导致控制性能不佳的问题,提出一种无模型超螺旋快速终端滑模控制方法。首先,建立考虑IPMSM不确定性的新型超局部模型,结合超螺旋算法和快速终端切换函数设计无模型超螺旋快速终端滑模控制器,确保系统状态有限时间收敛,并有效减小抖振。其次,设计扩展滑模扰动观测器精准估计超局部模型中的未知部分,并前馈补偿给设计的控制器,进一步提升系统的抗干扰能力和跟踪性能。最后,通过与PI控制和传统无模型滑模控制进行仿真实验对比,验证了该方法具有更快的收敛速度和更强的鲁棒性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 超局部模型 超螺旋快速终端控制 扩展滑模扰动观测器

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