永磁同步电机模糊积分终端滑模控制

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作者 徐鹏 郭铖 +3 位作者 苏鑫 袁利兵 黄媛 但远宏 《电工电能新技术》 北大核心 2025年第4期52-59,共8页

滑模变结构控制因其良好的鲁棒性与响应速度,被广泛地应用于永磁电机控制系统中。但传统滑模控制仍存在着收敛速度、抖振等问题,为进一步提升控制性能,本文以传统滑模变结构控制为基础,设计了一种改进型模糊积分终端滑模变结构控制器。... 滑模变结构控制因其良好的鲁棒性与响应速度,被广泛地应用于永磁电机控制系统中。但传统滑模控制仍存在着收敛速度、抖振等问题,为进一步提升控制性能,本文以传统滑模变结构控制为基础,设计了一种改进型模糊积分终端滑模变结构控制器。通过线性函数与非线性函数相结合设计快速积分终端滑模面,使误差能够更快速地收敛,输出转速更快的响应且稳态误差更小。通过引入模糊控制并采用连续的饱和函数sat(s)代替符号函数sgn(s),对系统的趋近速度动态调节,且在零点附近平滑切换,提高了系统整体的抗干扰能力并削弱了系统输出抖振。仿真与实物实验结果表明,模糊积分终端滑模变结构控制在提高系统响应速度的同时也有效地削弱了抖振。验证了所设计的控制策略具备能够有效地提高系统的鲁棒性、削弱系统抖振的优点。 展开更多

关键词 永磁同步电机 滑模变结构控制 积分终端滑模面 饱和函数 模糊控制

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非理想电网条件下双馈电机网侧变换器的改进超螺旋终端滑模控制

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作者 王宁 董锋斌 +1 位作者 罗育恒 樊犇 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第3期1054-1064,共11页

为了提高不平衡及谐波电网电压下双馈风力发电机网侧变换器的控制性能,提出了一种改进超螺旋快速终端滑模的直接功率控制算法。首先,在两相静止坐标系下分析了网侧变换器在不平衡及谐波电网电压下以功率为状态变量的数学模型。然后,在... 为了提高不平衡及谐波电网电压下双馈风力发电机网侧变换器的控制性能,提出了一种改进超螺旋快速终端滑模的直接功率控制算法。首先,在两相静止坐标系下分析了网侧变换器在不平衡及谐波电网电压下以功率为状态变量的数学模型。然后,在进行功率内环设计时,针对数学模型中的负序以及各谐波分量导致的干扰,采用非线性扩张状态观测器进行观测。其次,为保证系统能在更短的时间内达到稳态,构造非奇异快速终端滑模面,并结合改进超螺旋滑模趋近律来设计了功率内环的滑模控制律。同样对电压外环也设计了终端滑模控制律。并利用Lyapunov函数证明了非奇异快速终端滑模面、改进超螺旋控制算法及非线性扩张状态观测器的稳定性。最后,通过与三种不同的控制方案来进行仿真对比,验证了所提控制方法的合理性和有效性。 展开更多

关键词 双馈风力发电机 网侧变换器 非奇异快速终端滑模面 改进超螺旋算法 非线性扩张状态观测器

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一种新型自适应滑模观测器锂电池SoC估计方法

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作者 钱伟 李万 +2 位作者 郭向伟 王浩宇 赵大中 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第5期123-132,共10页

为了减小传统滑模观测器在锂电池荷电状态(SoC)估计中的抖动现象并提高估计精度,提出一种新型改进自适应滑模观测器(IASMO)。首先,基于双极化(DP)等效电路模型,通过引入非线性的终端滑模面,使目标函数能在有限时间内收敛至平衡点,同时... 为了减小传统滑模观测器在锂电池荷电状态(SoC)估计中的抖动现象并提高估计精度,提出一种新型改进自适应滑模观测器(IASMO)。首先,基于双极化(DP)等效电路模型,通过引入非线性的终端滑模面,使目标函数能在有限时间内收敛至平衡点,同时设计连续控制率减少估计结果的抖振现象。其次,为了克服建模不确定性,设计一种根据滑模面函数自适应调整的开关增益函数,进一步提高估计算法的估计精度和鲁棒性,并通过李雅普诺夫稳定性理论证明观测器的收敛性。最后,基于自主实验平台,获取不同工况下的电池运行数据,并搭建仿真模型进行验证。实验结果表明,所提改进自适应滑模观测器相比于传统滑模观测器及目前主流的其他类型改进滑模观测器均具有更好的估计精度及鲁棒性。 展开更多

关键词 SOC估计 滑模观测器 双极化模型 终端滑模面 自适应开关增益

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一种改进趋近律的PMSM非奇异终端滑模控制 被引量：3

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作者 杨松林 陈天昊 +2 位作者 刘启航 王坤 陈少华 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第4期5-12,共8页

为了提高永磁同步电机(PMSM)伺服控制系统的响应速度和鲁棒性,文章提出了一种基于终端滑模的永磁同步电机控制方法。首先对传统滑模面收敛性进行分析,引入了非奇异终端滑模面;其次在传统趋近律的基础上提出了一种新型趋近律,并设计了基... 为了提高永磁同步电机(PMSM)伺服控制系统的响应速度和鲁棒性,文章提出了一种基于终端滑模的永磁同步电机控制方法。首先对传统滑模面收敛性进行分析,引入了非奇异终端滑模面;其次在传统趋近律的基础上提出了一种新型趋近律,并设计了基于新型的趋近律的电流-转速控制器;最后设计了滑模观测器对电机存在的扰动进行前馈补偿,并进行转速观测。通过软件仿真和实验证明,所提出的新型控制算法较好地抑制了永磁同步电机在接近平衡点时的抖振问题,且具有较低的超调量、良好的抗扰动能力和较快的响应速度,验证了所提方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 滑模算法 非奇异终端滑模面 新型趋近律 抗扰动性

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具有攻击角约束的非奇异终端滑模导引律设计 被引量：23

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作者 周慧波 宋申民 刘海坤 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期606-611,618,共7页

为了满足导弹拦截高速大机动目标时高精度制导的需求,首先对二维平面内的弹目相对运动方程进行状态扩张,对于影响制导性能的目标总扰动采用了扩张状态观测器的方法进行动态补偿。然后在非奇异终端滑模面的基础上选取了两种滑模趋近律,... 为了满足导弹拦截高速大机动目标时高精度制导的需求,首先对二维平面内的弹目相对运动方程进行状态扩张,对于影响制导性能的目标总扰动采用了扩张状态观测器的方法进行动态补偿。然后在非奇异终端滑模面的基础上选取了两种滑模趋近律,设计了两种具有攻击角约束的非奇异终端滑模导引律。最后数值仿真结果表明,在观测器对扩张系统状态进行实时有效估计的前提下,针对不同的期望视线角和目标机动方式,所设计的两种导引律在满足期望的性能要求的同时,可实现导弹对目标的高精度快速打击。 展开更多

关键词 扩张状态观测器 非奇异终端滑模面 趋近律 有限时间 导引律

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高速列车精确停车的超扭曲非奇异终端滑模控制方法 被引量：5

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作者 李中奇 张俊豪 唐博伟 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期83-91,共9页

为提升高速列车停车精度,考虑不确定性扰动对停车过程的影响,提出一种基于扩张状态观测器的终端滑模控制方法。该方法结合系统模型的输入输出信息,利用观测器估计扰动并反馈至控制器进行补偿,提高系统抗干扰能力的同时,使得控制器的设... 为提升高速列车停车精度,考虑不确定性扰动对停车过程的影响,提出一种基于扩张状态观测器的终端滑模控制方法。该方法结合系统模型的输入输出信息,利用观测器估计扰动并反馈至控制器进行补偿,提高系统抗干扰能力的同时,使得控制器的设计不依赖于精准的系统模型。构造非奇异终端滑模面设计控制器中的等效控制部分,实现系统状态跟踪误差在有限时间内收敛至零。为削弱控制转矩抖振,在滑模控制器的切换项部分引入超扭曲算法,实现了系统的平滑控制。通过稳定性分析证明了该控制方法的有限时间收敛性。仿真结果表明,本文方法既增强系统鲁棒性,也极大地提高了列车停车精度。 展开更多

关键词 精确停车 扩张状态观测器 超扭曲算法 非奇异终端滑模面

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基于改进超螺旋算法的永磁同步电机快速积分终端滑模速度控制 被引量：5

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作者 南宇洋 朱其新 +1 位作者 刘红俐 朱永红 《机床与液压》 北大核心 2023年第17期70-74,共5页

针对永磁同步电机伺服系统的滑模速度控制存在抖振和鲁棒性不强问题,采用改进积分终端滑模面与广义超螺旋相结合的方法设计转速控制环。提出分段滑模面的方法设计改进的快速积分终端滑模面,可以使得抖振问题得到明显改善;设计改进的广... 针对永磁同步电机伺服系统的滑模速度控制存在抖振和鲁棒性不强问题,采用改进积分终端滑模面与广义超螺旋相结合的方法设计转速控制环。提出分段滑模面的方法设计改进的快速积分终端滑模面,可以使得抖振问题得到明显改善;设计改进的广义超螺旋控制器作为切换控制,能够更好地改善系统的动态特性,并证明了此算法的稳定性。仿真结果表明:该方法具有抑制抖振性能强、收敛速度快和跟踪性能好等优点。 展开更多

关键词 永磁同步电机 积分终端滑模面 广义超螺旋 转速控制

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基于非奇异终端滑模控制的PMSM速度调节（英） 被引量：2

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作者 刘相 王艳 +1 位作者 严大虎 纪志成 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2109-2114,共6页

为改善永磁同步电机在干扰下的速度调节,提出了一种基于非奇异终端滑模控制的非线性控制方法。引入一个非奇异终端滑模面,以解决普通终端滑模控制存在的奇异问题,且使跟踪误差在有限时间内收敛到零,以此设计一个速度跟踪控制器。为削弱... 为改善永磁同步电机在干扰下的速度调节,提出了一种基于非奇异终端滑模控制的非线性控制方法。引入一个非奇异终端滑模面,以解决普通终端滑模控制存在的奇异问题,且使跟踪误差在有限时间内收敛到零,以此设计一个速度跟踪控制器。为削弱由不连续切换项引起的抖振,用连续双曲正切函数替代符号函数。与PI控制相比,该控制方法对负载扰动有更强的鲁棒性。仿真验证该控制方法的跟踪性能。仿真结果表明,该控制方法比PI控制方法有更好的动态和稳态性能。 展开更多

关键词 非奇异终端滑模面 双曲正切函数 速度调节 永磁同步电机

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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

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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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前倾转变体无人机固定时间轨迹跟踪控制

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作者 窦磊 李新凯 +2 位作者 张宏立 王昊 杨加秀 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第3期1005-1017,共13页

针对具有时变扰动的前倾转变体无人机轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于浸入与不变(I&I)理论和固定时间收敛理论的非奇异终端滑模控制方案。融合动态尺度因子设计一种基于I&I的时变扰动观测器;构造一种分段式的固定时间非奇异终... 针对具有时变扰动的前倾转变体无人机轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于浸入与不变(I&I)理论和固定时间收敛理论的非奇异终端滑模控制方案。融合动态尺度因子设计一种基于I&I的时变扰动观测器;构造一种分段式的固定时间非奇异终端滑模面,消除滑模面的奇异性,并使系统状态在固定时间内收敛到平衡点附近小邻域内,且收敛时间的上界与系统的初始状态无关;基于Lyapunov稳定性理论证明系统的全局固定时间稳定性,并给出其收敛时间的上界。在2种实验场景下验证了所提控制方案的有效性和优越性。与传统的控制方法相比,所提控制方案使系统的收敛速度更快,抗扰动能力更好。 展开更多

关键词 变体无人机 浸入与不变 动态尺度因子 非奇异终端滑模面 固定时间收敛

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基于改进GWO算法的永磁同步电机滑模MRAS控制 被引量：8

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作者 王泽霖 胡启国 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期386-394,共9页

设计了一种改进的新型滑模模型参考自适应系统(MRAS),以提高传统的永磁同步电机(PMSM)滑模MRAS控制性能。在传统滑模MRAS中的积分滑模面基础上引入非奇异快速终端滑模面,构成一种积分型非奇异快速终端滑模面,以提高收敛性能。用非线性... 设计了一种改进的新型滑模模型参考自适应系统(MRAS),以提高传统的永磁同步电机(PMSM)滑模MRAS控制性能。在传统滑模MRAS中的积分滑模面基础上引入非奇异快速终端滑模面,构成一种积分型非奇异快速终端滑模面,以提高收敛性能。用非线性指数函数来代替传统滑模MRAS中的开关函数,用改进的灰狼优化(GWO)算法,对滑模面参数进行全局寻优,以提升控制精度。进行了Matlab/Simulink软件的仿真。结果表明:相比传统的滑模MRAS,改进后的滑模MRAS将系统转矩脉动幅度降低75%,实际转速抖动幅度降低80%,超调控制在2.3%以内,调节时间控制在10 ms以内,转子位置观测误差减小60%。 展开更多

关键词 永磁同步电机(PMSM) 模型参考自适应系统(MRAS) 滑模MRAS 灰狼优化(GWO) 非奇异快速终端滑模面 非线性指数函数

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双电机同步消隙伺服系统的鲁棒滑模控制策略 被引量：3

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作者 李方俊 王生捷 《现代防御技术》 北大核心 2022年第2期104-112,共9页

针对常见的双电机同步消隙伺服系统电流环、速度环、位置环控制结构,提出一种鲁棒性更强、响应速度更快的简化控制策略。利用反步递推理论设计了伺服系统的位置控制器,由经指令滤波处理后的参考位置指令直接计算出力矩信号传递至电流环... 针对常见的双电机同步消隙伺服系统电流环、速度环、位置环控制结构,提出一种鲁棒性更强、响应速度更快的简化控制策略。利用反步递推理论设计了伺服系统的位置控制器,由经指令滤波处理后的参考位置指令直接计算出力矩信号传递至电流环,简化了系统的控制结构;在反步控制器设计过程中引入积分非奇异终端滑模面,克服了线性滑模的抖动问题,并使得系统在有限时间内到达平衡状态;采用扩张状态观测器对总扰动进行补偿,使得系统对内部结构参数变化及外在扰动均具有较强的鲁棒性。在Matlab/Simulink与Adams中进行了联合仿真实验,仿真结果表明,所研究的新型双电机同步消隙控制方法比传统方案具有更佳的跟踪性能,比普通的扰动补偿方法有更好的抗扰能力。 展开更多

关键词 双电机同步消隙 指令滤波 反步法 积分非奇异终端滑模面 扩张状态观测器

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故障检测与重构下基于AFTSMO的ROV三维航迹跟踪控制

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作者 唐军 钱明炎 +1 位作者 陈善颖 谢彬 《船海工程》 北大核心 2024年第4期87-93,共7页

针对传统的滑模观测器在缆控水下机器人(ROV)系统状态估计与故障重构过程中存在渐近收敛、无法及时准确重构故障信号的问题,提出一种基于自适应快速终端滑模观测器(adaptive fast terminal sliding mode observer)的故障检测和控制优化... 针对传统的滑模观测器在缆控水下机器人(ROV)系统状态估计与故障重构过程中存在渐近收敛、无法及时准确重构故障信号的问题,提出一种基于自适应快速终端滑模观测器(adaptive fast terminal sliding mode observer)的故障检测和控制优化方法。建立带有推进器故障、未知外界干扰和模型参数不确定性等复合干扰的ROV系统故障模型;设计具有自适应特性的快速终端滑模控制器,保证所有的状态估计误差在有限时间内收敛;通过等效输出误差注入法对推进器引起的故障进行估计重构。采用Lyapunov稳定性理论验证控制系统的稳定性,仿真结果表明,所设计的故障检测方法能够快速检测和重构故障,保证ROV系统较高的跟踪精度,并通过实验验证了所提算法的有效性。 展开更多

关键词 水下机器人 RBF神经网络 快速终端滑模面 有限时间控制 故障重构

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考虑接触约束的番茄采摘机械手臂鲁棒控制 被引量：2

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作者 姚云磊 李辉 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第12期101-108,共8页

针对机械手臂定位精度低导致的末端执行器采摘伤果问题,设计一种有限时间鲁棒控制方法。首先建立带有摩擦阻力和接触约束的采摘机械手臂数学模型,对其进行降维处理;然后将采摘机械手臂末端位置和接触约束的跟踪误差作为控制目标,设计兼... 针对机械手臂定位精度低导致的末端执行器采摘伤果问题,设计一种有限时间鲁棒控制方法。首先建立带有摩擦阻力和接触约束的采摘机械手臂数学模型,对其进行降维处理;然后将采摘机械手臂末端位置和接触约束的跟踪误差作为控制目标,设计兼顾两者的终端滑模面;最后利用辅助参数设计接触约束下的有限时间鲁棒控制律,并通过Lyapunov函数证明设计的番茄采摘机械手臂的关节角度误差和末端接触约束误差均能在有限时间内收敛到0。通过仿真试验结果表明,设计的鲁棒控制方法可在0.3 s内稳定跟踪控制指令,关节角度和接触约束的最大跟踪误差分别仅为0.3°和0.08 N·m,具有更优的快速性和准确性。通过对番茄采摘测试的结果表明,提出的鲁棒控制方法可使采摘手臂末端的最大定位误差仅有0.19 cm,接触约束的最大误差仅为0.06 N·m。 展开更多

关键词 番茄采摘 机械手臂 摩擦阻力 接触约束 终端滑模面 鲁棒控制

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多电机系统自适应非奇异固定时间同步控制 被引量：8

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作者 陆晟波 陈强 南余荣 《控制工程》 CSCD 北大核心 2020年第9期1545-1552,共8页

针对多电机位置同步控制系统,提出一种自适应非奇异固定时间位置同步控制方法。首先,根据位置跟踪误差与同步误差定义新的位置耦合误差,提出均值耦合同步策略,保证位置跟踪误差与同步误差的同步收敛。其次,设计非奇异终端滑模面和固定... 针对多电机位置同步控制系统,提出一种自适应非奇异固定时间位置同步控制方法。首先,根据位置跟踪误差与同步误差定义新的位置耦合误差,提出均值耦合同步策略,保证位置跟踪误差与同步误差的同步收敛。其次,设计非奇异终端滑模面和固定时间控制器,保证位置耦合误差在固定时间内收敛,且收敛时间上界与初始状态无关。同时,设计自适应估计律有效抑制外部扰动及不确定项对系统的影响,且无需已知干扰上界的先验知识。最后,通过四电机同步控制系统的仿真分析表明,该方法能够取得良好的同步跟踪效果,且收敛时间受初始状态影响较小。 展开更多

关键词 多电机系统 均值耦合同步 非奇异终端滑模面 自适应固定时间控制

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