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基于滑模变结构的压机同步控制系统研究

机床与液压 2010年第23期38卷 59-61页

作者：叶自清陈敏蒋峰中南林业科技大学电子与信息工程学院湖南长沙410004 中南大学机电工程学院湖南长沙410075

以高精度压机同步控制系统为研究对象,建立系统的数学建模,分析此模型可知影响同步控制系统控制精度的因素是随机干扰。以积分滑模理论为基础,设计一个无静差的滑模控制器。实验结果表明:该控制器可以消除随机干扰对系统的影响,并具有... 详细信息

以高精度压机同步控制系统为研究对象,建立系统的数学建模,分析此模型可知影响同步控制系统控制精度的因素是随机干扰。以积分滑模理论为基础,设计一个无静差的滑模控制器。实验结果表明:该控制器可以消除随机干扰对系统的影响,并具有较高的稳定性。

关键词：液压机随机干扰滑模同步控制

分数阶磁通ML神经元模型动力学分析及其分岔和同步控制

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分数阶磁通ML神经元模型动力学分析及其分岔和同步控制

作者：岳克龙暨南大学

学位级别：硕士

当神经元出现异常分岔或者异常同步时,会造成一些神经疾病的产生,考虑分数阶微分形式以及电磁感应反馈条件下的神经元模型,能够更好地帮助我们理解神经元的复杂的动力学行为,对于促进神经疾病的研究有深远的现实意义。本文将分数阶理论... 详细信息

当神经元出现异常分岔或者异常同步时,会造成一些神经疾病的产生,考虑分数阶微分形式以及电磁感应反馈条件下的神经元模型,能够更好地帮助我们理解神经元的复杂的动力学行为,对于促进神经疾病的研究有深远的现实意义。本文将分数阶理论与磁通Morris–Lecar(ML)神经元模型结合,建立分数阶磁通ML神经元模型来分析模拟生物神经元的分岔和同步动力学行为,并设计相应控制器控制分数阶磁通ML神经元模型的分岔和同步。本文主要工作如下:1、以外界刺激电流为控制参数,研究阶数和电磁感应反馈强度对分数阶磁通ML神经元模型分岔的影响。然后研究了耦合分数阶磁通ML神经元的同步行为,发现:电突触耦合强度增加能促进电突触耦合的分数阶磁通ML神经元模型的同步;忆阻突触耦合强度或者磁通初值增大能促进忆阻突触耦合的分数阶磁通ML神经元模型的同步。2、将整数阶Washout滤波器扩展到Caputo定义下的分数阶Washout滤波器,根据分数阶非线性系统稳定性判据,实现对分数阶磁通ML神经元模型的分岔控制,使系统稳定到平衡点,收敛速度相对于整数阶Washout滤波器更快。并且在任意阶数下都存在合适的控制增益实现系统的稳定性控制,同时分数阶Washout滤波器也可将系统分岔点控制到任意期望位置。3、由于耦合分数阶磁通ML神经元模型参数不确定性,设计了基于Lasalle不变集的自适应控制器,实现对电突触耦合和忆阻突触耦合的分数阶磁通ML神经元模型的同步控制,该控制器不仅能估计出未知参数,且控制增益能自动调整。然后考虑到耦合系统中噪声的影响,设计一种鲁棒性更强的基于双曲正切函数的滑模控制器,有效地克服了抖振和噪声的影响,分别对两种不同突触耦合的含噪分数阶磁通ML神经元模型实现同步控制,同步误差很快收敛至零且稳态性能良好。仿真结果验证了所设计的两种同步控制器的有效可行性。

关键词：分岔同步分数阶微积分磁通ML神经元模型 Washout滤波器 Lasalle不变集滑模同步控制

永磁同步电动机无位置传感器控制与双电机同步方法研究

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永磁同步电动机无位置传感器控制与双电机同步方法研究

作者：南子元西安理工大学

学位级别：硕士

本文以双电机驱动的振动压实机为应用背景,对于振动压实机械来说,电机长期处于振动状态,会对光电码盘或旋转变压器产生不利影响,因此采用无速度传感器控制方法有利于提高系统的整体可靠性。为了消除水平方向的振动,两个电机需要工作在... 详细信息

本文以双电机驱动的振动压实机为应用背景,对于振动压实机械来说,电机长期处于振动状态,会对光电码盘或旋转变压器产生不利影响,因此采用无速度传感器控制方法有利于提高系统的整体可靠性。为了消除水平方向的振动,两个电机需要工作在同步状态,而电机参数和负载的不确定性为双电机同步控制器的设计提出了更高的要求,本文研究集中在永磁同步电动机无位置传感器速度控制与双电机鲁棒同步方法两个方面。针对电机速度估计问题,本文研究了边缘粒子滤波Marginalized particle filter(MPF)算法,边缘粒子滤波是一种卡尔曼滤波与粒子滤波相结合的随机滤波器,通过粒子滤波处理非高斯噪声和模型的非线性。MPF解决了对模型参数依赖的问题,比Kalman滤波估计更精确。本文提出采用均匀分布的粒子代替传统高斯分布的粒子,在低速时得到了更好的估计性能。在基于TMS320F28335 DSP的实验平台上实现了基于边缘粒子滤波的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器矢量控制。针对双电机鲁棒同步,本文设计了双电机的滑模混沌同步控制算法,滑模方法对系统参数摄动和外界扰动具有鲁棒性,在基于TMS320F28335 DSP的实验平台上实现了双电机的滑模混沌同步控制,验证了本文方法的有效性。

关键词：永磁同步电动机无位置传感器控制粒子滤波滑模同步控制

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分数阶混沌系统有限时间控制及同步研究

分数阶混沌系统有限时间控制及同步研究

作者：周莉园东北石油大学

学位级别：硕士

随着计算机科学领域的飞速进步与微积分理论研究的日渐深入,分数阶微积分理论作为整数阶微积分阶次上的推广在工程与科学领域得到持久地发展。混沌系统拥有极其复杂的非线性特性,近几年,分数阶混沌系统在图像加密、保密通信、物理、数... 详细信息

随着计算机科学领域的飞速进步与微积分理论研究的日渐深入,分数阶微积分理论作为整数阶微积分阶次上的推广在工程与科学领域得到持久地发展。混沌系统拥有极其复杂的非线性特性,近几年,分数阶混沌系统在图像加密、保密通信、物理、数学、生物工程等应用范围中体现了巨大价值。在控制领域内,分数阶混沌系统同步控制方法有很多种,并得到一定进展。有限时间闭环控制系统和非有限时间闭环控制系统相对比,具备更优良的鲁棒、抗扰动性能,可以达到更为精准、灵活的控制,其主要原因是有限时间控制器中带有分数幂项。现阶段,研究的大多为整数阶系统的有限时间同步,但就分数阶系统而言,其相关领域的研究相对来讲较少。因此,针对分数阶混沌系统有限时间控制及同步的研究具有一定意义。本文基于分数阶微积分理论、Lyapunov稳定性理论和有限时间控制理论,结合参数辨识和滑模控制方法,分别设计相应不同控制器,对于含系统参数未知、负载扰动乃至不确定的分数阶混沌系统实现有限时间内同步。主要内容如下:首先,通过相图、0-1测试法判断分析所研究系统的混沌行为,设计一种有限时间控制器,实现分数阶Lorenz混沌系统有限时间同步。通过论述分数阶微积分理论的概念与基本原理,考虑分数阶Lorenz混沌系统含未知参数,根据Lyapunov稳定性理论、有限时间控制理论,并结合参数辨识,设计对应新的有限时间控制器和参数校正率,使带有未知参数的分数阶Lorenz混沌系统实现有限时间同步。此外,还辨识了分数阶Lorenz混沌系统的未知参数。通过Matlab模拟仿真,验证其有限时间同步控制方法的有效性。其次,为负载扰动的分数阶混沌系统有限时间同步问题的研究。利用设计的有限时间控制器,使得负载扰动的分数阶混沌系统实现有限时间同步,其误差系统状态变量在有限时间内稳定于零值。运用Matlab数值仿真,将不含扰动与含扰动的分数阶混沌系统有限时间同步问题相比较,验证其设计的有限时间同步方法的有效性。通过调节所设计控制器的关键参数值,也可以缩短其受控误差系统有限时间同步控制的同步时间,并推算出有限时间的估计值。最后,在分数阶混沌系统有限时间同步问题研究中引入滑模控制理论方法,研究一类不确定分数阶混沌系统鲁棒有限时间滑模同步控制。设计一种新分数阶滑模面,基于有限时间稳定性理论与Lyapunov稳定性理论,提出鲁棒有限时间滑模控制器。通过改变控制器中的幂参数值,让控制器分别满足有限时间控制条件和固定时间控制条件,使存在不确定项及随机干扰的分数阶混沌系统实现鲁棒有限/固定时间滑模同步控制。运用Matlab模拟仿真,验证其有限时间同步控制方法的有效性与优异性。

关键词：分数阶混沌系统有限时间同步同步控制参数辨识滑模同步控制

基于RBF神经网络控制的分数阶混沌系统同步研究

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基于RBF神经网络控制的分数阶混沌系统同步研究

作者：徐紫辉东北石油大学

学位级别：硕士

随着通信技术领域的进步与混沌科学的研究影响深入到各个学科,再加上分数阶微积分理论解决了整数阶所不能解决的问题,分数阶混沌系统和分数阶控制方法已经得到很大的关注。分数阶混沌系统凭借其灵活性好、鲁棒性好、精度高等特点,被广... 详细信息

随着通信技术领域的进步与混沌科学的研究影响深入到各个学科,再加上分数阶微积分理论解决了整数阶所不能解决的问题,分数阶混沌系统和分数阶控制方法已经得到很大的关注。分数阶混沌系统凭借其灵活性好、鲁棒性好、精度高等特点,被广泛应用在图像加密、生物工程、物理科学等领域并且取得了挑战性成果。在研究系统同步问题上,整数阶系统的同步占具大多数,但对分数阶系统同步来说就鲜有研究。传统的整数阶系统描述已不满足工程领域的高复杂性和易实现性等多重要求,因而分数阶混沌系统的同步控制越来越受到广泛外界关注,并且对传统控制方法具有极其重要的意义。针对分数阶混沌系统的同步,目前有很多方法,比如,滑模控制、柔性控制、模糊控制等。在众多方法中,RBF神经网络控制因其有很强的自抗干扰性而脱颖而出,使得系统具有很强的鲁棒性,并且可以很好的结合其它控制方法,使得基于RBF神经网络控制器拥有更好的灵活性、精确性、可实现性。本文从分数阶微积分理论、Lyapunov稳定性理论、有限时间控制理论、RBF神经网络参数、自抗干扰理论、状态观测器理论、滑模控制和永磁同步电机等理论知识出发。首先对带有时滞的分数阶超混沌系统进行了RBF自适应控制;然后对系统内部未知参数、外部扰动的超混沌系统实现了基于RBF控制的有限时间内同步;最后将RBF控制器应用于实际系统永磁同步电机当中,进行电机转子转速控制。主要内容如下:首先,介绍了分数阶混沌系统RBF同步控制的课题背景和意义,对分数阶混沌系统理论、分数阶同步控制及神经网络特别是RBF神经网络控制现阶段国内外研究状况进行了详细的介绍。为RBF神经网络控制应用到分数阶超混沌系统和永磁同步电机实际系统的同步控制中提供可靠的现实基础。紧接着,介绍了同步控制的理论依据分数阶微积分,具体包括微积分定义、性质、同步控制方法,重点介绍了滑模变结构、永磁同步电机、RBF神经网络控制的发展进程、基本原理与设计策略,给本文的研究提供了坚实的理论依据。其次,设计了一种自适应滑模控制方法,实现了简单分数阶模型的完全同步,在此基础上针对一类时变时滞且带有干扰的分数阶超混沌系统同步控制问题,设计了一种满足要求的RBF神经网络整数阶自适应率的控制器,解决了分数阶超混沌系统时滞和外界干扰问题,最终实现驱动系统和响应系统完全同步。运用MATLAB进行数值仿真,实现了分数阶超混沌系统Chen系统的同步,仿真结果表明,基于RBF神经网络的控制器比自适应滑模控制器具有更好的鲁棒性和快速性,可以有效抑制抖振。然后,针对两类不同分数阶系统的同步进行了基于RBF神经网络控制的设计,首先针对同结构分数阶系统,设计了一种有效的RBF神经网络控制器,实现了同结构分数阶系统的完全同步;其次针对异结构带有干扰的超混沌系统的有限时间同步控制问题,分别设计RBF神经网络控制策略和状态观测器策略来消除干扰中的内部不确定项和外界干扰,提出一种新型的自适应滑模面;基于有限时间稳定性理论与Lyapunov稳定性理论,提出具有强鲁棒性的有限时间滑模控制器。通过改变控制器中的参数和引入RBF神经网络控制使存在不确定项外界干扰的分数阶混沌系统最终实现有限时间分数阶超混沌系统滑模同步控制。通过MATLAB数值仿真的结果表明,所设计的控制器能够在有限时间内达到同步这一方案是有效且可行的。最后,对实际系统PMSM分别进行了滑模控制和RBF神经网络控制,首先通过对永磁同步电机的不确定性部分进行滑模动态补偿,验证了滑模控制对实际系统是有效可行的。接着将分数阶RBF控制器应用在永磁同步系统的转速控制当中,提高系统的鲁棒性降低抖振,通过MATLAB仿真数据结果验证了所设计控制器是实际可行的。

关键词：分数阶混沌系统永磁同步电机有限时间同步同步控制 RBF神经网络控制滑模同步控制

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时滞混沌系统的同步控制策略研究

时滞混沌系统的同步控制策略研究

作者：张玉双哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

时滞混沌系统是含有多个正Lyapunov指数的超混沌系统,与非时滞混沌系统相比,它具有更为复杂的动力学行为,具有广泛的应用空间。时滞混沌系统的同步控制被更广泛的应用于信息处理、生物医学及保密通信等领域。高效率高精度的混沌同步可... 详细信息

时滞混沌系统是含有多个正Lyapunov指数的超混沌系统,与非时滞混沌系统相比,它具有更为复杂的动力学行为,具有广泛的应用空间。时滞混沌系统的同步控制被更广泛的应用于信息处理、生物医学及保密通信等领域。高效率高精度的混沌同步可以更好的应用在保密通信和生物工程中,因此对于时滞混沌系统同步控制的性能指标要求更加严格。同时,对于存在不确定性、时变时滞的混沌系统的同步控制策略的研究更具有挑战性。本文以带有不确定性的时滞混沌系统为研究对象,分别应用自适应容错技术、H观测器技术和滑模控制技术实现系统的同步控制,并从理论推导及数值仿真两个方面验证所设计控制器的有效性。具体的研究内容包括:1. 针对带有不确定参数和非线性时滞的混沌系统,设计一个鲁棒自适应容错控制器。在无需知晓准确的故障信息前提下,利用自适应律对未知参数进行在线估计,使同步误差系统快速收敛到零点,实现非线性状态时滞混沌系统的同步控制。2. 针对时变时滞混沌系统中存在的状态不可测问题,设计一个H观测器和一个有记忆状态反馈控制器,实现一类具有输入和输出时滞的混沌系统的同步控制。与现有文献相比,在本文所设计的控制器的作用下,同步误差系统具有更快的同步速度和更高的同步精度。3. 针对带有参数不确定和Lipschitz非线性的时滞混沌系统的同步控制问题,设计一个基于复合非线性反馈的全局积分滑模控制器,实现一类具有多时变时滞混沌系统的同步控制。与现有文献相比,有效地缩短同步时间、提高同步精度,增强系统的抗干扰能力。

关键词：时滞混沌系统自适应同步控制 H∞同步控制滑模同步控制