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基于自适应反步滑模的磁悬浮系统非线性控制方法研究
1
作者
张露洁
秦耀
杨杰
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第7期2910-2920,共11页
针对悬浮系统的强非线性特性和未知扰动引起系统性能下降问题,提出一种非线性自适应反步滑模控制方法。首先,对单点电磁悬浮系统的动力学特性进行分析,建立了其非线性数学模型;其次,在传统非线性反步法的基础上,结合自适应思想以及滑模...
针对悬浮系统的强非线性特性和未知扰动引起系统性能下降问题,提出一种非线性自适应反步滑模控制方法。首先,对单点电磁悬浮系统的动力学特性进行分析,建立了其非线性数学模型;其次,在传统非线性反步法的基础上,结合自适应思想以及滑模控制的特性,对反步法分出的第2个子系统构造滑模面,引入滑模特性,以提高系统的抗扰能力,同时用Sigmoid函数代替Sign函数,削弱了滑模控制带来的抖振,并引入自适应算法,实时估计电磁悬浮系统中的电磁系数,从而进一步提高控制策略的适应性和精确性;最后,通过李雅普诺夫稳定性判据证明了非线性自适应反步滑模控制方法的稳定性。为更好地体现所提出方法的优越性和可行性,将所提非线性自适应反步滑模控制方法与非线性反步控制方法和线性反步控制方法先后在MATLAB/Simulink仿真和实物上进行对比实验。理论分析和实验结果表明,所提出的非线性自适应反步滑模控制器提高了电磁悬浮系统的稳定性和控制精度,以及在面对内外扰动时,具有更强的鲁棒性和适应性。此外,与非线性反步控制方法和线性反步控制方法相比,系统的位置响应无超调且到达稳态时间更短。在理论与实践方面,该控制方法不仅对于电磁悬浮系统的控制具有一定的学术意义,同时,也为其他具有强非线性特性和面临未知扰动的非线性系统的控制给出了较好的参考,具有一定的借鉴价值。
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关键词
电磁悬浮系统
非线性
模型
非线性
自适应
反
步
滑模
控制
控制
性能
鲁棒性
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职称材料
永磁同步电机改进非线性反步自抗扰位置控制
被引量：
3
2
作者
何栋炜
林杭彬
+3 位作者
刘丽桑
陈健
曾志伟
王佩
《组合机床与自动化加工技术》
北大核心
2023年第7期73-78,共6页
为提高永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统的性能,针对外部扰动及参数不确定性对控制性能的影响,提出一种改进的非线性反步自抗扰控制方法。首先,针对传统自抗扰位置控制器中反馈控制律的设计仅限控制增益已知的情况且其收敛性能有限的问题...
为提高永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统的性能,针对外部扰动及参数不确定性对控制性能的影响,提出一种改进的非线性反步自抗扰控制方法。首先,针对传统自抗扰位置控制器中反馈控制律的设计仅限控制增益已知的情况且其收敛性能有限的问题,基于反步控制及连续光滑非线性函数改进了控制律设计;其次,针对传统自抗扰控制器所采用的等效扰动估计方法性能有限的问题,引入朗道自适应观测器对扰动及参数分别辨识。仿真结果表明,所提出的非线性反步自抗扰控制方法有效地提高了永磁同步电机位置伺服系统位置的跟踪收敛速度及跟踪精度,增强了系统对外部扰动及参数不确定性的自适应能力。
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关键词
永磁同
步
电机位置伺服系统
非线性反步控制
朗道自适应观测器
自抗扰
控制
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职称材料
椭圆轨道绳系卫星系统释放的类反步法控制
被引量：
2
3
作者
仲小清
金雪松
+2 位作者
王敏
李晓磊
孙光辉
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第4期25-30,共6页
为解决椭圆轨道上绳系卫星系统的稳定和快速释放问题,在传统反步法的基础上,提出了一种类反步法的非线性控制方法.与传统反步法仅适应于严格反馈系统不同,提出的类反步法非线性控制方法不仅可以应用于非严格反馈系统,并且能够充分地利...
为解决椭圆轨道上绳系卫星系统的稳定和快速释放问题,在传统反步法的基础上,提出了一种类反步法的非线性控制方法.与传统反步法仅适应于严格反馈系统不同,提出的类反步法非线性控制方法不仅可以应用于非严格反馈系统,并且能够充分地利用系统的非线性模型来改善控制效果.首先,基于拉格朗日力学原理,建立了椭圆轨道上绳系卫星系统释放过程的动力学模型,并通过一种新型的量纲为1的变换对动力学模型进行化简,得到了量纲为1的卫星系统模型;其次,设计了一种类反步非线性控制方法以应对绳系卫星系统模型中的耦合特性,并采用Lyapunov函数验证了各系统状态的渐进稳定性能;最后,设计了绳系卫星系统释放过程的非线性控制和PID控制的数值仿真实验,通过对比验证了所提出的类反步法非线性控制方法的有效性.仿真结果表明,所提出的类反步法控制方案不仅可以稳定、高效地控制椭圆轨道上绳系卫星系统的释放过程;而且相对比传统的PID控制方案所取得的控制效果更优.
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关键词
绳系卫星系统
释放
椭圆轨道
拉格朗日力学
类
反
步
非线性
控制
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职称材料
题名
基于自适应反步滑模的磁悬浮系统非线性控制方法研究
1
作者
张露洁
秦耀
杨杰
机构
江西理工大学电气工程与自动化学院
上海电机学院电气学院
出处
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第7期2910-2920,共11页
基金
“十四五”国家重点研发计划项目(2023YFB4302100)。
文摘
针对悬浮系统的强非线性特性和未知扰动引起系统性能下降问题,提出一种非线性自适应反步滑模控制方法。首先,对单点电磁悬浮系统的动力学特性进行分析,建立了其非线性数学模型;其次,在传统非线性反步法的基础上,结合自适应思想以及滑模控制的特性,对反步法分出的第2个子系统构造滑模面,引入滑模特性,以提高系统的抗扰能力,同时用Sigmoid函数代替Sign函数,削弱了滑模控制带来的抖振,并引入自适应算法,实时估计电磁悬浮系统中的电磁系数,从而进一步提高控制策略的适应性和精确性;最后,通过李雅普诺夫稳定性判据证明了非线性自适应反步滑模控制方法的稳定性。为更好地体现所提出方法的优越性和可行性,将所提非线性自适应反步滑模控制方法与非线性反步控制方法和线性反步控制方法先后在MATLAB/Simulink仿真和实物上进行对比实验。理论分析和实验结果表明,所提出的非线性自适应反步滑模控制器提高了电磁悬浮系统的稳定性和控制精度,以及在面对内外扰动时,具有更强的鲁棒性和适应性。此外,与非线性反步控制方法和线性反步控制方法相比,系统的位置响应无超调且到达稳态时间更短。在理论与实践方面,该控制方法不仅对于电磁悬浮系统的控制具有一定的学术意义,同时,也为其他具有强非线性特性和面临未知扰动的非线性系统的控制给出了较好的参考,具有一定的借鉴价值。
关键词
电磁悬浮系统
非线性
模型
非线性
自适应
反
步
滑模
控制
控制
性能
鲁棒性
Keywords
electromagnetic levitation system
nonlinear model
nonlinear adaptive backstepping sliding mode control
control performance
robustness
分类号
TP273 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
永磁同步电机改进非线性反步自抗扰位置控制
被引量：
3
2
作者
何栋炜
林杭彬
刘丽桑
陈健
曾志伟
王佩
机构
福建工程学院电子电气与物理学院
福建工程学院福建省工业集成自动化行业技术开发基地
福建工程学院电子信息与电气技术国家级实验教学示范中心
出处
《组合机床与自动化加工技术》
北大核心
2023年第7期73-78,共6页
基金
福建省高校产学合作科技计划项目(2022N5020)
福建省中青年教师教育科研项目(JAT210286)
福建工程学院科研发展基金项目(GY-Z18178)。
文摘
为提高永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统的性能,针对外部扰动及参数不确定性对控制性能的影响,提出一种改进的非线性反步自抗扰控制方法。首先,针对传统自抗扰位置控制器中反馈控制律的设计仅限控制增益已知的情况且其收敛性能有限的问题,基于反步控制及连续光滑非线性函数改进了控制律设计;其次,针对传统自抗扰控制器所采用的等效扰动估计方法性能有限的问题,引入朗道自适应观测器对扰动及参数分别辨识。仿真结果表明,所提出的非线性反步自抗扰控制方法有效地提高了永磁同步电机位置伺服系统位置的跟踪收敛速度及跟踪精度,增强了系统对外部扰动及参数不确定性的自适应能力。
关键词
永磁同
步
电机位置伺服系统
非线性反步控制
朗道自适应观测器
自抗扰
控制
Keywords
PMSM position servo system
nonlinear backstepping controller
Landau adaptive observer
ADRC
分类号
TH165 [机械工程—机械制造及自动化]
TG659 [金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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职称材料
题名
椭圆轨道绳系卫星系统释放的类反步法控制
被引量：
2
3
作者
仲小清
金雪松
王敏
李晓磊
孙光辉
机构
中国空间技术研究院通信卫星事业部
中国航天科技集团宇航部
哈尔滨工业大学航天学院
出处
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第4期25-30,共6页
基金
国家自然科学基金(61673009)。
文摘
为解决椭圆轨道上绳系卫星系统的稳定和快速释放问题,在传统反步法的基础上,提出了一种类反步法的非线性控制方法.与传统反步法仅适应于严格反馈系统不同,提出的类反步法非线性控制方法不仅可以应用于非严格反馈系统,并且能够充分地利用系统的非线性模型来改善控制效果.首先,基于拉格朗日力学原理,建立了椭圆轨道上绳系卫星系统释放过程的动力学模型,并通过一种新型的量纲为1的变换对动力学模型进行化简,得到了量纲为1的卫星系统模型;其次,设计了一种类反步非线性控制方法以应对绳系卫星系统模型中的耦合特性,并采用Lyapunov函数验证了各系统状态的渐进稳定性能;最后,设计了绳系卫星系统释放过程的非线性控制和PID控制的数值仿真实验,通过对比验证了所提出的类反步法非线性控制方法的有效性.仿真结果表明,所提出的类反步法控制方案不仅可以稳定、高效地控制椭圆轨道上绳系卫星系统的释放过程;而且相对比传统的PID控制方案所取得的控制效果更优.
关键词
绳系卫星系统
释放
椭圆轨道
拉格朗日力学
类
反
步
非线性
控制
Keywords
tethered satellite system(TSS)
deployment
elliptical orbit
Lagrangian mechanics
backstepping-like nonlinear control
分类号
TP273.3 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于自适应反步滑模的磁悬浮系统非线性控制方法研究
张露洁
秦耀
杨杰
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
永磁同步电机改进非线性反步自抗扰位置控制
何栋炜
林杭彬
刘丽桑
陈健
曾志伟
王佩
《组合机床与自动化加工技术》
北大核心
2023
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
椭圆轨道绳系卫星系统释放的类反步法控制
仲小清
金雪松
王敏
李晓磊
孙光辉
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
2
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职称材料
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