具有预设性能的板球系统神经超扭曲滑模控制

1

作者 夏国锋 向凤红 《重庆大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期98-109,共12页

提出了一种新的具有预设性能的自回归小波神经网络(self-recurrent wavelet neural network,SRWNN)超扭曲非奇异快速终端滑模(super-twistingnon-singularfastterminalsliding mode,STNFTSM)控制方法(SRWNN_STNFTSM),在动力学不确定性... 提出了一种新的具有预设性能的自回归小波神经网络(self-recurrent wavelet neural network,SRWNN)超扭曲非奇异快速终端滑模(super-twistingnon-singularfastterminalsliding mode,STNFTSM)控制方法(SRWNN_STNFTSM),在动力学不确定性和未知扰动的情况下提高板球系统的跟踪控制性能。利用预设性能函数(prescribed performance function,PPF),将板球系统受约束的位置误差转换为无约束的误差模型。引入非奇异快速终端滑模(non-singular fast terminal sliding mode, NFTSM)面来消除常规终端滑模控制存在的奇异问题,并加入一个tanh函数的补偿项改进NFTSM滑模面,以调节轨迹跟踪的收敛速度和跟踪精度,同时结合超扭曲算法(super-twisting algorithm,STA)设计STNFTSM控制器,以削弱抖振和集总扰动的影响。针对系统存在的集总扰动,为了保证高跟踪精度,结合STNFTSM设计了自适应SRWNN补偿器来消除扰动,保证了鲁棒性。与现有常规滑模控制相比,仿真验证表明SRWNN_STNFTSM具有良好的跟踪性能和鲁棒性,能够对集总扰动下的板球系统进行准确跟踪。 展开更多

关键词 板球系统 预设性能控制 自回归小波神经网络 非奇异快速终端滑模 超扭曲算法

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一种二阶滑模汽车路径跟踪控制方法

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作者 刘军 王菁菁 +1 位作者 刘皓皓 顾洪钢 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第2期369-374,共6页

为了提高车辆主动避撞过程中的跟踪精度和稳定性,针对外界环境的干扰和不可预计的模型的误差,提出一种基于超扭曲的二阶滑模(STSMC)控制方法。以二自由度车辆模型为研究对象,设计五阶多项式曲线来规划防撞路径,采用自适应预瞄法和熵权... 为了提高车辆主动避撞过程中的跟踪精度和稳定性,针对外界环境的干扰和不可预计的模型的误差,提出一种基于超扭曲的二阶滑模(STSMC)控制方法。以二自由度车辆模型为研究对象,设计五阶多项式曲线来规划防撞路径,采用自适应预瞄法和熵权法优化指标函数的权重系数以减小横向误差;针对滑模控制跟踪过程的抖动现象,利用超扭矩控制律来削弱抖振。采用Lyapunov理论证明控制系统的稳定性并通过仿真证明不同干扰下STSMC能够更好追踪避撞路径,侧向误差小于0.12m,比SMC减少40%。 展开更多

关键词 滑模控制 五阶多项式曲线 自适应预瞄 SIMULINK 超扭曲算法

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基于超扭曲算法的无人机动态逆编队控制器设计 被引量：4

3

作者 杨婧 史小平 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期1380-1385,共6页

针对扰动条件下的无人机编队飞行控制系统,研究了一种将非线性动态逆(nonlinear dynamic inversion,NDI)理论与超扭曲算法相结合的非线性编队控制方法。以其中一架僚机的编队控制器设计为例,在无人机质心动力学和运动学模型的基础上,建... 针对扰动条件下的无人机编队飞行控制系统,研究了一种将非线性动态逆(nonlinear dynamic inversion,NDI)理论与超扭曲算法相结合的非线性编队控制方法。以其中一架僚机的编队控制器设计为例,在无人机质心动力学和运动学模型的基础上,建立了基于偏差的编队控制系统,从而将编队控制问题转化为僚机的路径跟踪问题;在二阶滑模控制中超扭曲算法的基础上,设计了僚机的NDI控编队控制器,以消除滑模算法中存在的抖振现象,并实现对位置指令的跟踪及干扰的抑制。最后以3架编队无人机构成的编队飞行控制系统为例,对此方法进行了数学仿真,仿真结果表明基于该方法的编队控制系统具有良好的稳定性和鲁棒性。 展开更多

关键词 二阶滑模控制 超扭曲算法 非线性动态逆 无人机 编队控制

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基于快速超扭曲算法的永磁同步电机预测控制 被引量：1

4

作者 刘伟 吴润龙 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第9期80-83,87,共5页

针对永磁同步电机转速电流双预测调速系统动态响应慢及快速超扭曲控制抖振过大的问题,提出了一种基于快速超扭曲算法的无差拍电流预测控制。该控制策略的转速环为快速二阶super-twisting滑模控制,电流环为无差拍电流预测控制,同时设计... 针对永磁同步电机转速电流双预测调速系统动态响应慢及快速超扭曲控制抖振过大的问题,提出了一种基于快速超扭曲算法的无差拍电流预测控制。该控制策略的转速环为快速二阶super-twisting滑模控制,电流环为无差拍电流预测控制,同时设计了扩张观测器来实时估计系统的负载扰动。采用此算法使系统的响应时间提高了6.8 ms,稳速时的转速跟踪误差仅为-0.01~0 rpm,有效的解决了传统预测控制中快速性与鲁棒性之间的矛盾,同时也提高了传统二阶滑模控制算法的收敛速度。仿真结果表明,本文所提控制算法可有效提高PMSM控制系统的动态响应速度和稳态控制精度,增强系统的鲁棒性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 快速超扭曲算法 预测控制 扩张观测器 滑模控制

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基于零动态和超扭曲的双馈风机暂态控制策略

5

作者 张晓英 舒子江 吴宏强 《深圳大学学报（理工版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期599-607,共9页

为充分考虑双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)故障状况下的非线性特性,使用一种参数自适应超扭曲滑模控制器(super-twisting adaptive sliding mode control,STASMC)对多输入多输出(multiple input multiple output,... 为充分考虑双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)故障状况下的非线性特性,使用一种参数自适应超扭曲滑模控制器(super-twisting adaptive sliding mode control,STASMC)对多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统的零动态(zero dynamics,ZD)方法进行改进,提出一种ZDSTASMC控制方法用来提高DFIG的暂态电压稳定性.使用ZD方法解耦了原始系统的内部和外部动态,简化控制设计任务.为进一步提高在参数不确定性和外部扰动下的电压调节能力,将ZD方法与STASMC相结合,通过STASMC构造辅助输入提升了DFIG的暂态性能,减少建模误差和实际过程中各种误差的影响.改进后的ZD方法可减小线性化误差的影响,加强了DFIG的暂态性能.通过算例在三相故障下的仿真,验证了所提ZD-STASMC控制相比ZD控制方法以及常规比例-积分控制方法,在故障期间有更好的暂态性能,故障切除后也能更快恢复稳定.ZD-STASMC策略能有效增强DFIG的故障穿越能力. 展开更多

关键词 风能发电 可再生能源 双馈感应发电机 非线性控制 零动态方法 超扭曲滑模控制:故障穿越

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构网型光储系统暂态优化控制方法研究

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作者 夏向阳 张桓祯 +8 位作者 柏文琦 龚芬 彭铖 向德 杨思锐 刘宝仪 罗贤良 余中天 杨林璨 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期2756-2766,共11页

针对传统光储虚拟同步发电机(VSG)在大扰动下暂态穿越能力不足的问题,提出一种基于滑模控制的电压自适应切换联合控制策略。该方法通过在有功功率-频率环中引入滑模控制,基于李雅普诺夫稳定性理论设计输出控制律,实现电网电压跌落期间... 针对传统光储虚拟同步发电机(VSG)在大扰动下暂态穿越能力不足的问题,提出一种基于滑模控制的电压自适应切换联合控制策略。该方法通过在有功功率-频率环中引入滑模控制,基于李雅普诺夫稳定性理论设计输出控制律,实现电网电压跌落期间暂态功角波动的严格抑制,并在无功功率-电压环中建立故障电流约束模型,提出电压参考值自适应切换策略,限制故障电流的同时提供一定无功功率支撑。仿真与实验结果表明:所提出的策略显著降低了有功功率超调量,缩短了系统动态恢复时间,在功角稳定、故障电流抑制等暂态特性提升方面具有显著优势。 展开更多

关键词 光储VSG 电网扰动 有功振荡 滑模控制 故障穿越

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电网故障时基于MMC-PET接口风力发电系统的建模与控制 被引量：1

7

作者 程启明 孙英豪 +2 位作者 程尹曼 张磊 渠博岗 《电力工程技术》 北大核心 2024年第6期64-77,共14页

近年来,电力电子变压器(power electronic transformer,PET)作为电网接口的风能转换系统,无需额外的无功补偿器便可有效地抑制由风能暂态特性引起的电压波动,引起了广泛关注。但采用传统的PET结构在电网发生故障时难以控制,当电网处于... 近年来,电力电子变压器(power electronic transformer,PET)作为电网接口的风能转换系统,无需额外的无功补偿器便可有效地抑制由风能暂态特性引起的电压波动,引起了广泛关注。但采用传统的PET结构在电网发生故障时难以控制,当电网处于不平衡时会使得控制难度进一步增加,且难以保证系统的动态性能。因此,为提升系统动态性能,增强系统的故障穿越能力,文中提出一种基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)型PET的新型风能转换系统的结构与控制策略。首先,文中根据系统故障时的工作状态设计基于无源滑模控制的故障切换控制策略,采用具有斩波保护功能的子模块以及时疏解故障功率;其次,利用软件仿真和半实物仿真实验平台选取典型工况对系统进行详细的模拟研究;最后,将应用文中控制策略的新型风力发电系统与传统的风力发电系统进行对比实验,实验验证了采用文中控制策略的新型系统结构具有无功功率补偿、有效限制故障时子模块电压升高和改善电能质量等优点,且满足故障条件下电网运行的最新要求,具有优秀的故障穿越能力。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器(MMC) 电力电子变压器(PET) 风电并网接口 风力发电系统 无源滑模控制 故障穿越

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电子节气门超扭曲算法无抖振控制器设计 被引量：3

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作者 孙建民 郑朋涛 《现代电子技术》 北大核心 2019年第5期176-179,共4页

由于电子节气门控制系统存在非线性、不确定性和扰动等特点,控制变量会产生抖振现象。针对这一问题,设计了新型稳定性收敛滑模函数,同时利用状态估计器预测状态变量和扰动,并结合超扭曲控制算法设计无抖振控制器。仿真实验结果证明,该... 由于电子节气门控制系统存在非线性、不确定性和扰动等特点,控制变量会产生抖振现象。针对这一问题,设计了新型稳定性收敛滑模函数,同时利用状态估计器预测状态变量和扰动,并结合超扭曲控制算法设计无抖振控制器。仿真实验结果证明,该控制器能有效抑制抖振,与滑模方法相比稳态控制精度提高65.38%,同时有信号跟随性优良等优点。 展开更多

关键词 电子节气门 非线性 滑模控制 超扭曲算法 LYAPUNOV稳定性理论 状态估计器

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无人机全电式自主刹车系统滑模极值搜索控制 被引量：5

9

作者 陈晓雷 林辉 马冬麒 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1439-1448,共10页

常规主动刹车系统采用在线辨识跑道特征的算法,但仍需依赖摩擦模型先验知识,难以应对复杂跑道工况.为克服上述问题,提出一种滑模极值搜索控制策略并应用于无人机全电式自主刹车系统.考虑电动作动机构非线性特性,建立系统的状态空间模型... 常规主动刹车系统采用在线辨识跑道特征的算法,但仍需依赖摩擦模型先验知识,难以应对复杂跑道工况.为克服上述问题,提出一种滑模极值搜索控制策略并应用于无人机全电式自主刹车系统.考虑电动作动机构非线性特性,建立系统的状态空间模型并合理简化为严格反馈形式,采用超扭曲算法估计结合系数的梯度,结合反馈线性化控制律得到刹车压力参考值,证明此控制作用下可实现对未知最优滑移率的渐近跟踪.采用反演控制的思想设计无抖振滑模控制器实现对参考刹车压力的跟踪.利用Lyapunov方法获得系统的渐近稳定性条件并分析控制参数对系统的影响.半实物仿真试验结果表明控制策略的有效性. 展开更多

关键词 自主刹车系统 机电作动器 极值搜索控制 广义超扭曲算法 滑模控制 反演控制

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基于新型滑模控制方法的再入飞行器姿态控制律设计 被引量：2

10

作者 李宪强 周军 郭建国 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期301-307,共7页

设计了一种新型滑模控制方法,该方法不但能对已有的控制律进行鲁棒性改进,而且能有效抑制抖振现象。在该方法的设计过程中,首先基于已有的控制律和标称系统,设计了一种新型的动态滑模面,然后对超扭曲算法进行改进,得出了一种快速、连续... 设计了一种新型滑模控制方法,该方法不但能对已有的控制律进行鲁棒性改进,而且能有效抑制抖振现象。在该方法的设计过程中,首先基于已有的控制律和标称系统,设计了一种新型的动态滑模面,然后对超扭曲算法进行改进,得出了一种快速、连续且有限时间收敛的算法,并首次将其作为新型趋近律,该趋近律与滑模面相结合能够大大增强现有控制律的鲁棒性,而且滑模的切换律是连续的,因此大大降低了系统的抖振。将以上方法应用于再入飞行器的姿态跟踪控制中,有效增强了已有控制律的鲁棒性,实现了大干扰情况下对姿态系统的稳定控制。通过仿真,验证了该方法在提高系统鲁棒性和降低抖振方面的有效性。 展开更多

关键词 滑模控制 超扭曲 再入飞行器 动态滑模面 抖振抑制

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基于滑模控制的记忆电机调磁转速波动抑制 被引量：4

11

作者 仲宇翔 林鹤云 +2 位作者 王激尧 阳辉 刘细平 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期2512-2520,共9页

可变磁通记忆电机可以通过施加直轴脉冲电流来改变低矫顽力永磁体的磁化状态,实现气隙磁场的调节,但是调磁操作将会引起明显的转速波动,从而降低驱动系统稳定性。该文提出一种基于转矩观测器的记忆电机新型滑模速度控制器,以降低调磁期... 可变磁通记忆电机可以通过施加直轴脉冲电流来改变低矫顽力永磁体的磁化状态,实现气隙磁场的调节,但是调磁操作将会引起明显的转速波动,从而降低驱动系统稳定性。该文提出一种基于转矩观测器的记忆电机新型滑模速度控制器,以降低调磁期间的转速波动。首先,提出一种基于改进趋近律的滑模速度控制器,该趋近律基于反双曲正弦函数和幂指数函数,可有效抑制滑模抖动并加快状态变量趋近滑模面的速度。其次,提出一种超扭曲滑模转矩观测器来观测负载转矩,并补偿至速度控制器中,以提高驱动系统的动态性能。特别地,提前辨识记忆电机调磁期间模型,并补偿至转矩观测器,从而更准确地观测调磁期间剧烈变化的扰动转矩。此外,采用前馈电流控制器,通过补偿调磁操作电压以提高电流跟踪能力。最后,通过实验验证所提出控制方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 记忆电机 磁化状态调节 速度控制 滑模控制 转矩观测器 超扭曲算法

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基于扩张状态观测器的UCAV自适应滑模控制 被引量：2

12

作者 库硕 丁达理 +1 位作者 黄长强 王杰 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2019年第15期228-234,共7页

针对固定翼UCAV(Unmanned Combat Aerial Vehicle)系统中存在的不确定性和外部扰动,设计了一种基于扩张状态观测器的自适应超扭曲滑模控制器用来抑制系统扰动,从而提高对于UCAV的控制性能。建立固定翼UCAV的六自由度非线性模型,针对姿... 针对固定翼UCAV(Unmanned Combat Aerial Vehicle)系统中存在的不确定性和外部扰动,设计了一种基于扩张状态观测器的自适应超扭曲滑模控制器用来抑制系统扰动,从而提高对于UCAV的控制性能。建立固定翼UCAV的六自由度非线性模型,针对姿态控制和速度控制分别设计扩张状态观测器对模型中难以精确测量的状态量和外部扰动进行估计,依据奇异摄动原理分别对姿态和速度设计自适应超扭曲滑模控制器,实现对UCAV的姿态和速度的跟踪控制。采用某型固定翼UCAV非线性模型对所设计的控制器进行仿真验证,并且与传统的自抗扰滑模控制方法进行了对比,仿真结果表明,基于扩张状态观测器的自适应超扭曲滑模控制器具有更小的超调量和稳态误差。 展开更多

关键词 固定翼UCAV 飞行控制 扩张状态观测器 超扭曲 二阶滑模控制

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改进滑模观测器的永磁同步电动机无传感器控制 被引量：4

13

作者 齐歌 赵学铭 马丁 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第3期92-96,共5页

针对传统滑模观测器的反电动势估计值中的抖振和低次谐波问题,提出基于频率自适应复系数滤波器的超扭曲滑模观测器。超扭曲滑模观测器中的超扭曲函数代替了传统滑模观测器中的不连续切换函数,削弱了传统滑模观测器中的抖振问题。为滤除... 针对传统滑模观测器的反电动势估计值中的抖振和低次谐波问题,提出基于频率自适应复系数滤波器的超扭曲滑模观测器。超扭曲滑模观测器中的超扭曲函数代替了传统滑模观测器中的不连续切换函数,削弱了传统滑模观测器中的抖振问题。为滤除反电动势中的低次谐波,在超扭曲滑模观测器的基础上加入自适应复系数滤波器,利用其在中心频率处没有相移和幅度衰减的特性,抑制反电动势中低次谐波。在理论分析基础上搭建Simulink仿真模型,对所提的改进的滑模观测器结构进行仿真实验验证,通过仿真结果进行对比分析,证实了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 永磁同步电动机 滑模观测器 超扭曲算法 自适应复系数滤波器 无传感器控制

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基于改进STO的IPMSM退磁故障模型预测MTPA容错控制 被引量：1

14

作者 蒋明康 郝万君 刘一凡 《机床与液压》 北大核心 2023年第21期217-224,共8页

针对内嵌式永磁同步电机发生退磁故障时系统模型和参数发生改变,控制器控制性能严重下降的问题,提出基于改进STO的退磁故障模型预测MTPA容错控制策略。首先针对电机发生退磁故障,分析模型参数变化,重新构建故障模型,并且求解了考虑故障... 针对内嵌式永磁同步电机发生退磁故障时系统模型和参数发生改变,控制器控制性能严重下降的问题,提出基于改进STO的退磁故障模型预测MTPA容错控制策略。首先针对电机发生退磁故障,分析模型参数变化,重新构建故障模型,并且求解了考虑故障状态的MTPA曲线。然后针对模型预测控制对参数变化的敏感性问题,构建改进的STO观测器,对永磁体磁链在线识别。最后设计电流模型预测控制器,对退磁故障的IPMSM进行容错控制。通过实验对比,构建的观测器对退磁故障情况的永磁体磁链有更好的观测性能,并且容错控制策略也更优秀。 展开更多

关键词 超扭曲观测器 连续集模型预测控制 永磁同步电机 退磁故障

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SVG协同双馈风电场的暂态控制策略研究 被引量：1

15

作者 蒋嫔 舒子江 +3 位作者 张兴平 罗童 张晓英 王晓兰 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第11期2112-2122,共11页

为了充分考虑装设静止无功发生器(static var generator,SVG)的双馈风电场故障状况下的非线性特性,使用一种参数自适应超扭曲滑模控制器(super-twisting adaptive sliding mode control,STASMC)对多输入多输出(multiple input multiple ... 为了充分考虑装设静止无功发生器(static var generator,SVG)的双馈风电场故障状况下的非线性特性,使用一种参数自适应超扭曲滑模控制器(super-twisting adaptive sliding mode control,STASMC)对多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统的零动态(zero dynamics,ZD)方法进行改进,提出一种ZD-STASMC方法来协调控制双馈机组和SVG。使用ZD方法将原始系统部分线性化,简化了控制设计任务。为了进一步提高在参数不确定性和外部扰动下的电压调节能力,将ZD方法与STASMC相结合。通过STASMC构造辅助输入提升了ZD方法的鲁棒性,减少了建模误差和实际过程中各种误差的影响。改进后的ZD方法减小了线性化误差的影响,加强了双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的暂态性能。最后,通过算例系统在三相故障下的仿真验证了所提ZD-STASMC控制的有效性。 展开更多

关键词 双馈风电场 SVG ZD方法 超扭曲滑模控制 协调控制 故障穿越

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超导磁储能—限流器用于提高光伏并网发电系统暂态稳定性 被引量：14

16

作者 李永凯 雷勇 林晓冬 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期90-99,共10页

针对光伏并网发电系统转动惯量小,在受到不同的干扰时容易脱网运行的问题,提出了一种基于超导磁储能—限流器(superconducting magnetic energy storage-fault current limiter,SMES-FCL)装置的控制策略以提高光伏并网发电系统的暂态稳... 针对光伏并网发电系统转动惯量小,在受到不同的干扰时容易脱网运行的问题,提出了一种基于超导磁储能—限流器(superconducting magnetic energy storage-fault current limiter,SMES-FCL)装置的控制策略以提高光伏并网发电系统的暂态稳定性。SMES-FCL装置通过三相变压器串联在光伏电站与配电网间的公共耦合点,具有限流和储能的双重作用。但由于该装置具有高强度的非线性和耦合性,因此采用双闭环的滑模控制(sliding-mode control,SMC)方式控制,系统外环釆用SMC来稳定直流侧母线电压,内环采用SMC以实现电流的快速解耦。通过仿真算例分析验证了控制策略的有效性,仿真结果表明:外部增加SMES-FCL设备可以更有效地提高光伏并网发电系统的故障穿越的能力,减缓功率波动对配电网的冲击;与PI控制策略相比,所提出的SMC控制策略增强了SMES-FCL的抗扰动性。 展开更多

关键词 光伏并网发电 超导磁储能-限流器 滑模控制 故障穿越

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基于改进偏差耦合的多电机同步控制 被引量：4

17

作者 苏石磊 岳云涛 刘东 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第9期102-105,111,共5页

针对多电机同步控制系统中动态响应速度差和同步控制精度低等问题,在偏差耦合控制结构的基础上,提出一种超扭曲非奇异滑模控制器与误差因子速度补偿器相结合的新型控制策略。将新型非奇异快速终端滑模函数与超扭曲算法结合,设计超扭曲... 针对多电机同步控制系统中动态响应速度差和同步控制精度低等问题,在偏差耦合控制结构的基础上,提出一种超扭曲非奇异滑模控制器与误差因子速度补偿器相结合的新型控制策略。将新型非奇异快速终端滑模函数与超扭曲算法结合,设计超扭曲非奇异滑模控制器,利用其优良的动态调节性能,提升系统响应速度。引入误差因子概念,重新确定每台电机的速度补偿信号,增强系统中各电机之间的耦合性,在受负载扰动后转速波动小,减小系统同步误差。结果表明,新型控制策略的跟踪性提高了约33%,同步性提高了约40%,具有更好的跟踪性和同步性,可实现多电机的精密协同控制。 展开更多

关键词 多电机 滑模控制 偏差耦合 超扭曲算法 同步控制

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