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基于改进PID和扩张状态观测器的温度控制算法 被引量:1
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作者 吴敏 刘莎 +1 位作者 翟力欣 田光兆 《现代电子技术》 北大核心 2025年第7期112-118,共7页
针对传统温度控制系统控温时间长、误差大的问题,提出一种基于改进PID和扩张状态观测器的温度控制算法。首先,建立了结合BP神经网络的PID参数自调整温度控制模型,并对BP神经网络的输入层进行改进,将更多的先验信息加入输入向量,用于训... 针对传统温度控制系统控温时间长、误差大的问题,提出一种基于改进PID和扩张状态观测器的温度控制算法。首先,建立了结合BP神经网络的PID参数自调整温度控制模型,并对BP神经网络的输入层进行改进,将更多的先验信息加入输入向量,用于训练BP神经网络,以减少系统的不确定性;其次,通过增加状态观测器来估计系统扰动,针对控制系统的扰动进行补偿,并在仿真实验中验证方法的有效性;最后,根据仿真实验结果显示,与参考文献中提及的算法相比,系统的上升时间减少了19.7%,超调量减少了81.7%,调节时间减少了41.7%,静态误差减少了73.0%。 展开更多
关键词 BP神经网络 PID控制 扩张状态观测器 温度控制 参数自调整 系统扰动
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基于超螺旋扩张状态观测器的耦合单电感双输出Buck变换器串级滑模解耦控制 被引量:1
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作者 皇金锋 章乾 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第5期592-604,共13页
针对耦合单电感双输出(CI-SIDO)降压式(Buck)变换器输出支路间的耦合效应导致交叉影响进而影响系统动态性能的问题,提出基于超螺旋扩张状态观测器(ST-ESO)的串级滑模解耦控制策略.首先,建立CI-SIDO Buck变换器的状态空间平均模型,再通... 针对耦合单电感双输出(CI-SIDO)降压式(Buck)变换器输出支路间的耦合效应导致交叉影响进而影响系统动态性能的问题,提出基于超螺旋扩张状态观测器(ST-ESO)的串级滑模解耦控制策略.首先,建立CI-SIDO Buck变换器的状态空间平均模型,再通过具有快速收敛性质的ST-ESO观测估计变换器内外环中的耦合项、内部扰动和未建模部分,并将其视为内外环中的总扰动.其次,结合超螺旋滑模控制器对内外环中总扰动进行补偿,实现系统的解耦,保证系统的鲁棒性和输出电压的稳定.然后,根据Lyapunov理论对ST-ESO和超螺旋滑模控制器进行稳定性分析,理论验证了控制策略的可行性.最后,利用实验平台对所提控制策略进行验证.结果表明所提控制策略实现了系统解耦,抑制了交叉影响并提高了系统的动态性能. 展开更多
关键词 耦合单电感双输出 BUCK变换器 超螺旋扩张状态观测器 超螺旋滑模控制器 解耦控制
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基于低-高增益反馈控制和扩张状态观测器的双体船垂向稳定研究
3
作者 张军 申琦清 +1 位作者 任俊杰 刘志林 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期300-308,共9页
[目的]在恶劣海况下,双体船的垂荡和纵摇运动幅度过大,变化剧烈,严重影响适航性。为此提出低-高增益反馈控制和高阶扩张状态观测器(HOESO)补偿相结合的垂向稳定控制策略。[方法]首先,对耦合的双体船垂向运动模型进行近似解耦,将垂荡和... [目的]在恶劣海况下,双体船的垂荡和纵摇运动幅度过大,变化剧烈,严重影响适航性。为此提出低-高增益反馈控制和高阶扩张状态观测器(HOESO)补偿相结合的垂向稳定控制策略。[方法]首先,对耦合的双体船垂向运动模型进行近似解耦,将垂荡和纵摇运动的耦合、波浪扰动等视为集总扰动,将其扩张为3个虚拟状态量,设计HOESO提高扰动估计精度,并将估计值用于前馈补偿。其次,提出低-高增益反馈控制实现垂向运动的闭环稳定,减少低增益反馈控制的保守性,并保证T形翼和压浪板附体输入满足约束。最后,利用Matlab搭建的双体船垂向稳定控制系统进行仿真。[结果]仿真结果表明,所提控制策略能够有效抑制垂荡和纵摇运动幅度,提高垂向运动的稳定性。垂荡位移减小了49.47%,纵摇角减小了53.83%。[结论]该研究成果可为多体船的稳定控制提供参考,且具有一定的实际工程应用意义。 展开更多
关键词 船舶 运动控制 反馈控制 双体船 垂向稳定控制 扩张状态观测器
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基于扩张状态观测器的双轴摇篮转台滑模控制方法
4
作者 简艳英 刘婷婷 《现代制造工程》 北大核心 2025年第3期141-149,共9页
针对双轴摇篮转台系统中的非线性机械摩擦、外界扰动和模型误差等不确定性导致控制精度下降的问题,采用扩张状态观测器设计了改进的滑模控制律。首先,分析了双轴摇篮转台的基座、摇篮和转台的空间坐标系关系,并建立了摇篮和转台的动力... 针对双轴摇篮转台系统中的非线性机械摩擦、外界扰动和模型误差等不确定性导致控制精度下降的问题,采用扩张状态观测器设计了改进的滑模控制律。首先,分析了双轴摇篮转台的基座、摇篮和转台的空间坐标系关系,并建立了摇篮和转台的动力学模型;然后,将系统中的不确定性扩展为系统状态,并利用设计的扩张状态观测器对不确定性进行估计;最后,通过设计的改进滑模控制律动态补偿不确定性的影响,有效抑制了抖振现象,实现了对双轴摇篮转台的高精度控制。仿真结果表明,设计的扩张状态观测器能够准确估计双轴摇篮转台中的不确定性,最大估计误差仅为0.01(°)/s2,改进的滑模控制律对转台转动角速度和摇篮转动角速度的最大跟踪误差分别仅为0.02(°)/s和0.03(°)/s。测试结果表明,提出的改进滑模控制方法与自适应迭代学习控制方法和命令滤波自适应反步控制方法相比具有更强的鲁棒性和更高的准确性,转台转动角和摇篮转动角的最大定位误差分别仅为0.04°和0.05°,大幅提高了双轴摇篮转台系统的控制精度。 展开更多
关键词 双轴摇篮转台 伺服电机 模型误差 机械摩擦 不确定性 扩张状态观测器 滑模控制律
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基于改进扩张状态观测器的激光振镜复合控制
5
作者 刘太贝 刘博 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第7期186-194,共9页
激光振镜扫描系统作为扫描成像激光雷达的核心部件,其扫描范围、精度和频率直接影响激光雷达成像的性能。振镜电机在长时间运行过程中,可能会受到外部干扰和电机参数变化的影响,导致系统性能下降,尤其在高精度要求下,扰动和参数变化对... 激光振镜扫描系统作为扫描成像激光雷达的核心部件,其扫描范围、精度和频率直接影响激光雷达成像的性能。振镜电机在长时间运行过程中,可能会受到外部干扰和电机参数变化的影响,导致系统性能下降,尤其在高精度要求下,扰动和参数变化对系统稳定性和精度的影响更为显著。为了解决这一问题,提出了一种基于改进降阶线性扩张状态观测器的激光振镜复合滑模控制的控制方法。首先,通过对振镜电机的物理结构和数学模型进行分析,设计传统的全阶扩张状态观测器,由于振镜电机的角度信息可得,提出降阶线性扩张状态观测器,并引入相位超前网络,进一步减少了观测器在估计外部扰动时的相位滞后,提高了扰动估计的精度。其次,将估计出的外部扰动补偿到滑模控制的控制律中,提升了系统的精度、响应速度和抗干扰能力。改进后的控制方法有效避免了传统滑模控制中的高频抖振问题,显著提高了系统的动态响应性能和控制精度。仿真结果表明,在全行程1%的阶跃响应实验中,上升时间为548μs,稳态误差减少48%以上。 展开更多
关键词 激光振镜 扩张状态观测器 滑模控制 校正网络 激光雷达
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基于扩张状态观测器的连续体机械臂分数阶滑模控制
6
作者 陈鹏冲 霍本岩 +1 位作者 刘艳红 罗映 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第6期1066-1074,共9页
连续体机械臂在非结构化环境中具有广泛的应用前景,但由于其动力学模型存在强非线性、模型不确定和外部干扰等,现有控制算法抗扰性能有限.本文提出了一种基于扩张状态观测器的分数阶滑模控制策略,用于连续体机械臂的末端轨迹跟踪.该控... 连续体机械臂在非结构化环境中具有广泛的应用前景,但由于其动力学模型存在强非线性、模型不确定和外部干扰等,现有控制算法抗扰性能有限.本文提出了一种基于扩张状态观测器的分数阶滑模控制策略,用于连续体机械臂的末端轨迹跟踪.该控制器基于连续体机械臂动力学模型设计,由3个部分组成:第1部分是非线性动态反馈线性化;第2部分设计了扩张状态观测器,用于估计和补偿外部干扰和模型不确定性;第3部分设计了分数阶滑模控制器以实现闭环控制,进一步给出了扩张状态观测器和闭环系统的稳定性证明.通过对比不同控制策略对给定阶跃角度、正弦角度和圆轨迹的跟踪效果,验证了所提出的控制策略在轨迹跟踪和外部干扰与模型不确定性扰动抑制方面优于其他典型优化控制器,这对连续体机械臂的精确控制提供了切实可行的解决方案. 展开更多
关键词 连续体机械臂 扩张状态观测器 分数阶滑模控制 模型不确定性 外部干扰
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基于级联扩张状态观测器的飞轮储能系统改进自抗扰控制
7
作者 李佳玉 房方 +2 位作者 李子健 周子宇 魏乐 《动力工程学报》 北大核心 2025年第6期895-903,共9页
为了减缓工况切换时飞轮储能系统的母线电压波动,提出了一种基于级联扩张状态观测器的改进自抗扰控制策略。将传统的电压-电流环控制整合成单电压环控制,并引入系统工况切换时所受的总和扰动作为新状态变量,设计级联扩张状态观测器进行... 为了减缓工况切换时飞轮储能系统的母线电压波动,提出了一种基于级联扩张状态观测器的改进自抗扰控制策略。将传统的电压-电流环控制整合成单电压环控制,并引入系统工况切换时所受的总和扰动作为新状态变量,设计级联扩张状态观测器进行观测并将新状态变量补偿至控制量中。通过对扰动的实时观测与补偿,缓解传统比例积分控制响应快速性与超调性的矛盾。结果表明:相比于传统自抗扰控制,所提出的策略在不同工况切换时的调压效果明显提升,其中试运行到充电过渡阶段以及充电到放电过渡阶段均实现了无超调,且调节时间分别缩短了34.7%和68.4%。 展开更多
关键词 飞轮储能 充放电控制 自抗扰控制 级联扩张状态观测器
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基于级联扩张状态观测器的液压伺服系统控制
8
作者 李燕清 白克强 +1 位作者 白月 张丰麟 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第5期125-129,135,共6页
常规线性扩张状态观测器在工程领域应用广泛,但由于高频噪声的影响,其带宽受到限制,进而导致估计性能受到严重制约。针对这一问题,提出一种基于级联扩张状态观测器的噪声抑制方法,将常规线性扩张状态观测器进行级联组合,第一级观测器的... 常规线性扩张状态观测器在工程领域应用广泛,但由于高频噪声的影响,其带宽受到限制,进而导致估计性能受到严重制约。针对这一问题,提出一种基于级联扩张状态观测器的噪声抑制方法,将常规线性扩张状态观测器进行级联组合,第一级观测器的带宽设置为较低的值,利用观测器的低频段高频滤波特性对噪声进行抑制,在此基础上结合一种相位补偿的跟踪微分器,进一步抑制噪声的同时避免相位过度延迟。以液压伺服系统为控制对象,用常规线性扩张状态观测器进行对比分析,仿真结果表明,所提出的方法在精确控制液压伺服系统的同时,具有良好的噪声抑制能力。 展开更多
关键词 液压伺服系统 扩张状态观测器 自抗扰控制 噪声抑制
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基于固定时间扩张状态观测器的AUV轨迹控制
9
作者 唐雯铠 黄大志 +2 位作者 何红坤 周正 高熙昊 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第5期146-152,共7页
针对外部扰动、内部动态以及模型不确定性的水下航行器轨迹跟踪问题,提出固定时间输出反馈控制方案。首先,根据系统输出设计固定时间扩张状态观测器(FESO),使集总扰动和不可测速度的观测误差在固定时间内收敛到0,极大增强系统的鲁棒性... 针对外部扰动、内部动态以及模型不确定性的水下航行器轨迹跟踪问题,提出固定时间输出反馈控制方案。首先,根据系统输出设计固定时间扩张状态观测器(FESO),使集总扰动和不可测速度的观测误差在固定时间内收敛到0,极大增强系统的鲁棒性。然后,设计固定时间轨迹跟踪控制器(FTTTC),使轨迹跟踪误差固定时间稳定,显著提高控制精度。最后,严格的稳定性分析和综合的仿真研究表明所提出的FESO和FTTTC能够使观测和跟踪误差固定时间收敛,且与初始状态无关。 展开更多
关键词 水下航行器 轨迹跟踪 固定时间扩张状态观测器 固定时间控制
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基于扩张状态观测器和自适应滑模的上肢柔性外骨骼系统轨迹跟踪控制
10
作者 朱鑫宇 孙振兴 《现代制造工程》 北大核心 2025年第1期57-66,共10页
针对上肢柔性外骨骼系统存在外界干扰和参数不确定性,导致高精度轨迹跟踪难的问题,设计提出了基于自适应积分全局滑模和扩张状态观测器的上肢柔性外骨骼系统控制方法。首先,利用拉格朗日函数对上肢柔性外骨骼系统进行建模,并将模型分解... 针对上肢柔性外骨骼系统存在外界干扰和参数不确定性,导致高精度轨迹跟踪难的问题,设计提出了基于自适应积分全局滑模和扩张状态观测器的上肢柔性外骨骼系统控制方法。首先,利用拉格朗日函数对上肢柔性外骨骼系统进行建模,并将模型分解为两个子系统进行级联控制。其次,使用两个扩张状态观测器来补偿参数不确定性和外界干扰。在位置轨迹控制中,构建了自适应积分全局滑模控制,其中为了避免积分饱和,设计了非线性积分函数,同时建立了衰减函数以加快全局滑模面的收敛速度。利用自适应控制方法来自适应调整趋近律系数,以减少抖振,提高系统的动态性能。最后,通过设计的Lyapunov函数证明了稳定性。实验结果表明,与传统的线性自抗扰控制和积分滑模控制相比,该方法具有更精确的轨迹跟踪效果和更强的鲁棒性,控制精度明显提高,且在外界干扰和系统参数不确定情况下仍保持高精度轨迹跟踪,表明了该控制策略的有效性。 展开更多
关键词 上肢柔性外骨骼 自适应控制 积分全局滑模控制 扩张状态观测器
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基于扩张状态观测器的里程计定位补偿无人车轨迹跟踪控制 被引量:4
11
作者 刘小松 魏昌斌 +2 位作者 单泽涛 单泽彪 刘云清 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期313-320,共8页
无人车的轨迹跟踪精度与车载传感器密切相关,应用图像、基站定位等方法容易受到实际中存在的各种干扰的影响导致传感器数据出现误差甚至丢失,进而影响无人车的轨迹跟踪精度。鉴于此本文以差速驱动型无人车为研究对象,提出了一种仅依赖... 无人车的轨迹跟踪精度与车载传感器密切相关,应用图像、基站定位等方法容易受到实际中存在的各种干扰的影响导致传感器数据出现误差甚至丢失,进而影响无人车的轨迹跟踪精度。鉴于此本文以差速驱动型无人车为研究对象,提出了一种仅依赖轮式里程计的无人车轨迹跟踪控制方法,同时通过扩张状态观测器来估计总扰动的方式解决里程计在复杂工况下受干扰产生读数偏移以及长时间运行产生的累计误差等问题。本文首先对里程计的定位过程进行了分析,通过对里程计建立扩张状态观测器准确测量影响定位的干扰,并且针对里程计的偏差,采取扰动补偿措施以提升定位精度。随后对车辆的轨迹跟踪动态误差进行了深入研究,并设计了相应的误差方程,以制定轨迹跟踪控制策略。在实际弯曲道路测试中,车辆可以稳定在0.21 m的跟踪误差范围内,验证了本文所提方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 无人车控制 扩张状态观测器 轮式里程计 扰动补偿 自抗扰控制
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基于比例谐振内模扩张状态观测器的PMLSM推力波动抑制策略 被引量:3
12
作者 张国强 赵新茹 +2 位作者 张恒 王高林 徐殿国 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期2449-2458,共10页
定位力是永磁同步直线电机(PMLSM)产生推力波动的主要原因,导致振动和噪声,恶化驱动系统运行性能。针对这一问题,该文提出一种基于比例谐振内模扩张状态观测器(PR-IMESO)的PMLSM推力波动抑制策略以提高系统控制精度和运行性能。首先,对P... 定位力是永磁同步直线电机(PMLSM)产生推力波动的主要原因,导致振动和噪声,恶化驱动系统运行性能。针对这一问题,该文提出一种基于比例谐振内模扩张状态观测器(PR-IMESO)的PMLSM推力波动抑制策略以提高系统控制精度和运行性能。首先,对PMLSM推力波动进行建模与分析,针对推力波动中占比较大的定位力分量,根据内模原理研究考虑定位力模型的内模扩张状态观测器(IMESO),并在观测器中引入谐振项以加强对二次脉动定位力的抑制。所提出抑制策略对PMLSM定位力具有良好的观测及补偿能力,还可对其余未建模的复杂动子推力波动进行抑制,具有较好的推力波动整体抑制效果。最后,在一台750 W的PMLSM实验平台上验证所提出抑制策略的有效性。 展开更多
关键词 永磁同步直线电机 定位力 比例谐振内模扩张状态观测器 推力波动抑制
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基于级联型扩张状态观测器的直流微电网低压负载接口变换器自抗扰稳压研究 被引量:2
13
作者 马幼捷 杨清 +3 位作者 周雪松 王博 王福森 王馨悦 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期121-132,共12页
直流微电网负载侧供压稳定是实现新能源电力高水平消纳的重要前提。为维持低压负载侧电压稳定,利用级联型扩张状态观测器提高扰动的估计重构精度与速度,将二阶自抗扰控制技术引入低压侧稳压控制。首先,在考虑扰动存在的低压接口变换器... 直流微电网负载侧供压稳定是实现新能源电力高水平消纳的重要前提。为维持低压负载侧电压稳定,利用级联型扩张状态观测器提高扰动的估计重构精度与速度,将二阶自抗扰控制技术引入低压侧稳压控制。首先,在考虑扰动存在的低压接口变换器动态模型基础上实现对于稳压控制策略的系统设计。之后,在时域上分析级联型扩张状态观测器对于扰动重估精度的提升效果,利用线性等效框架在复频域上分析系统对于总扰动的抑制性能,以及系统模型不确定下对于动态性能的影响。此外,将Lyapunov理论运用于分析所提稳压控制策略的稳定性,表明该系统在工程上稳定。最后仿真实验验证了所提出稳压策略的正确性与有效性,且对于扰动具有较好的抑制性。 展开更多
关键词 直流微电网 低压接口变换器 扩张状态观测器 线性自抗扰控制 LYAPUNOV理论
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基于混合扩张状态观测器的农田平地机液压系统反步滑模控制研究 被引量:4
14
作者 魏新华 王庆壮 +2 位作者 吉鑫 刘成良 汪岸哲 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期37-46,共10页
为解决农田平地机液压系统在复杂地貌平地作业时控制精度低、抗干扰能力差等问题,设计了一种基于混合扩张状态观测器(HESO)的反步滑模控制器。其中,HESO基于输出反馈信号估计系统未知状态和总扰动,并在前馈通道中进行扰动补偿;基于快速... 为解决农田平地机液压系统在复杂地貌平地作业时控制精度低、抗干扰能力差等问题,设计了一种基于混合扩张状态观测器(HESO)的反步滑模控制器。其中,HESO基于输出反馈信号估计系统未知状态和总扰动,并在前馈通道中进行扰动补偿;基于快速趋近律设计的反步滑模控制器输出连续光滑的控制量,增强了系统鲁棒性,克服了系统非线性与参数不确定性问题;通过Lyapunov稳定性理论对所提出的观测器和控制器稳定性进行验证,得到误差一致有界稳定结论;通过AMESim和Matlab/Simulink联合仿真与田间试验对本文控制算法的有效性和优越性进行了验证。在两条地貌情况较为复杂波浪地中单次平地和地貌情况较为相似的两田块进行3次遍历试验表明,使用本文控制方法,平地后高程相较于平地前标高的平均绝对误差、最大绝对误差、绝对误差标准差分别为0.053、0.146、0.037 m和0.02、0.041、0.011 m,较PID算法分别降低36.35%、28.32%、31.37%和62.6%、50%、51.83%。 展开更多
关键词 农田平地机 混合扩张状态观测器 反步滑模控制 联合仿真
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基于扩张状态观测器的过热汽温系统建模与参数智能辨识 被引量:1
15
作者 孙明 王胤开 +2 位作者 白阳振 范延增 董泽 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第22期8957-8967,I0022,共12页
可再生能源的高渗透率给电网供需匹配带来严峻挑战的同时,燃煤机组需要承担着大量的调峰调频任务,这对过热汽温系统的安全稳定运行造成了一定威胁,因此有必要建立面向热工控制的汽温数学模型。考虑到迟延型扩张状态观测器(time-delayed ... 可再生能源的高渗透率给电网供需匹配带来严峻挑战的同时,燃煤机组需要承担着大量的调峰调频任务,这对过热汽温系统的安全稳定运行造成了一定威胁,因此有必要建立面向热工控制的汽温数学模型。考虑到迟延型扩张状态观测器(time-delayed extended state observer,TD-ESO)的总扰动信号中含有大量模型信息,提出一种基于ESO补偿模型的参数智能优化和信息提取方法,即以总扰动中未知信息量最小为目标,采用改进沙丘猫算法对模型参数优化并提取总扰动中已知模型信息补偿至ESO的输入端。在仿真算例方面,线性和非线性系统的测试结果表明,所提辨识方法对有无输入迟延的两种系统均有良好的适用性和较高的精度;在实际应用方面,基于超超临界二次再热机组的过热汽温系统数据进行模型辨识与验证,同样表明该建模方法是合理、准确的。因此,该文所建立的模型能够为汽温系统的控制策略设计和性能优化等方面提供有价值的参考。 展开更多
关键词 迟延型扩张状态观测器 数据驱动模型辨识 沙丘猫群优化算法 过热汽温系统
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基于扩张状态观测器的永磁直线同步电机改进模型预测电流控制 被引量:3
16
作者 赵希梅 孙文浩 金鸿雁 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期34-42,共9页
针对永磁直线同步电机(PMLSM)模型预测电流控制(MPCC)中存在的电流脉动过大、在线计算复杂的问题,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的改进MPCC策略。利用最优电压矢量相角和重新划分后的电压矢量扇区,改进第一电压矢量的选取方式,减小... 针对永磁直线同步电机(PMLSM)模型预测电流控制(MPCC)中存在的电流脉动过大、在线计算复杂的问题,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的改进MPCC策略。利用最优电压矢量相角和重新划分后的电压矢量扇区,改进第一电压矢量的选取方式,减小第二电压矢量选择范围,以实现电压矢量的快速选取,进而降低电流脉动。同时,为了提高PMLSM抗负载扰动能力,通过ESO对扰动进行观测,将观测到的扰动转换为电流进行补偿,提高系统的鲁棒性,且补偿电流可起到进一步减小电流脉动的作用。仿真结果表明,所提出的控制方法切实可行,与MPCC相比,基于ESO的改进MPCC系统具有更好的控制性能、更小的电流脉动和较强的鲁棒性能。 展开更多
关键词 永磁直线同步电机 改进模型预测电流控制 扩张状态观测器 最优电压矢量相角 电流脉动 鲁棒性
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基于扩张状态观测器的伺服加载模糊滑模控制 被引量:2
17
作者 桑勇 蒋路明 +1 位作者 郭联龙 廖连杰 《机床与液压》 北大核心 2024年第7期1-5,共5页
针对电动伺服加载测试台存在的间隙、摩擦等非线性控制问题,以滑模变结构控制(SMC)为主体进行了加载控制器设计。分析伺服加载测试台整体结构,提出一种基于扩张状态扰动观测器(ESO)的模糊滑模控制(FSMC)策略。该策略在使用ESO针对伺服... 针对电动伺服加载测试台存在的间隙、摩擦等非线性控制问题,以滑模变结构控制(SMC)为主体进行了加载控制器设计。分析伺服加载测试台整体结构,提出一种基于扩张状态扰动观测器(ESO)的模糊滑模控制(FSMC)策略。该策略在使用ESO针对伺服加载系统的外部干扰进行观测的基础上,设计了模糊控制对滑动模态面和滑模趋近律进行自适应调节,提高了系统的动态实时跟随能力和干扰补偿能力,并减小SMC控制器稳定时的抖振现象。仿真结果表明:所设计的基于扩张状态观测器的模糊滑模控制器(FSMC-ESO)对比传统SMC及PID控制具有更好的快速响应性和鲁棒性。 展开更多
关键词 伺服加载测试台 非线性干扰 滑模控制 扩张状态观测器 模糊控制
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改进扩张状态观测器的PMSM自抗扰控制策略
18
作者 简炜 胡文涛 +2 位作者 彭国生 朱敦滨 张金亮 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第11期142-146,151,共6页
为增强永磁同步电机伺服系统对负载扰动、电机参数摄动等工况的鲁棒性,提出一种改进自抗扰速度环控制策略。设计级联非线性扩张状态观测器估计系统总扰动,NESO1观测系统扰动,NESO2将NESO1观测扰动作为已知部分观测剩余扰动,减小传统非... 为增强永磁同步电机伺服系统对负载扰动、电机参数摄动等工况的鲁棒性,提出一种改进自抗扰速度环控制策略。设计级联非线性扩张状态观测器估计系统总扰动,NESO1观测系统扰动,NESO2将NESO1观测扰动作为已知部分观测剩余扰动,减小传统非线性扩张状态观测器对扰动的观测误差。针对传统非线性fal函数存在拐点不光滑连续,易导致系统震颤的问题,设计一种newfal非线性函数并应用到级联NESO的改进结构中。基于MATLAB/Simulink平台搭建模型,仿真结果表明改进自抗扰控制对速度变化、负载扰动、参数摄动等具有较强的鲁棒性。newfal-CADRC相较于传统ADRC速度稳态误差、负载突变变化值以及恢复时间分别减少约36%、59%、66%。最后在1 kW的实际系统平台上进行验证。综合仿真和实物实验,充分证明了改进的控制策略对负载扰动、斜坡负载扰动具有较好的鲁棒性,对参数摄动、噪声影响具有较好的抵抗能力。 展开更多
关键词 永磁同步电机 自抗扰控制 级联扩张状态观测器 非线性函数
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基于增强型扩张状态观测器的永磁同步电机低抖振高抗扰二阶终端滑模电流控制 被引量:9
19
作者 东野亚兰 杨淑英 +2 位作者 王奇帅 谢震 张兴 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期2434-2448,共15页
永磁同步电机电流滑模控制具有较好的参数鲁棒性,但控制精度受到滑模抖振的影响,且抖振抑制与抗扰性之间存在矛盾。为此,该文提出一种基于增强型扩张状态观测器的二阶终端滑模电流控制方案,可以有效提升电流控制性能。通过二阶终端滑模... 永磁同步电机电流滑模控制具有较好的参数鲁棒性,但控制精度受到滑模抖振的影响,且抖振抑制与抗扰性之间存在矛盾。为此,该文提出一种基于增强型扩张状态观测器的二阶终端滑模电流控制方案,可以有效提升电流控制性能。通过二阶终端滑模控制器的设计,将一阶积分快速终端滑模嵌套在二阶非奇异终端滑模面中,使得滑模抖振得到较好的抑制,同时实现电流无稳态误差的快速收敛。通过引入扩张状态观测器对扰动信号的集总估计与补偿,缓解了抖振与抗扰性之间的矛盾,进一步提升了电流精度。针对数字控制的延迟影响,设计了Smith预估器,提升了扰动补偿精度。最后,通过实验对该文所设计的电流控制方案进行验证,并通过对比展示了该方案的有效性。 展开更多
关键词 永磁同步电机 二阶终端滑模控制 扩张状态观测器 SMITH预估器
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基于扩张状态观测器的并联直流变换器增强控制策略 被引量:2
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作者 段鸣航 段建东 +1 位作者 王露霄 孙力 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1-12,共12页
为进一步改善并联直流变换器在多种内外部扰动下的动态性能,提出一种基于双闭环扩张状态观测器(ESO)的增强控制策略。该策略将比例调节器与ESO相结合,然后分别应用于公共电压外环和各个电流内环,实现各功率单元的动态均流,也强化对输入... 为进一步改善并联直流变换器在多种内外部扰动下的动态性能,提出一种基于双闭环扩张状态观测器(ESO)的增强控制策略。该策略将比例调节器与ESO相结合,然后分别应用于公共电压外环和各个电流内环,实现各功率单元的动态均流,也强化对输入电压扰动的抑制能力,且无需额外传感器。首先,根据并联变换器的状态方程,推导内环电流ESO控制的表达式。然后,根据电流闭环极点的分布情况,从理论上分析ESO型电流内环在输入电压扰动抑制方面强于比例积分型电流内环的原因。此外,借助伯德图,给出ESO型电流内环对电感失配的鲁棒性更强并能有效消除动态电流偏差的理论依据。最后,使用三相buck变换器进行不同方案的对比验证,实验结果证明了所提策略在改进动态性能方面的有效性和先进性。 展开更多
关键词 并联直流变换器 扩张状态观测器 双闭环控制 参数鲁棒性 扰动抑制 动态均流
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