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基于Elman神经网络的永磁直线同步电机互补滑模控制

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电工技术学报 2018年第5期33卷 973-979页

作者：赵希梅金鸿雁沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

针对永磁直线同步电机(PMLSM)易受系统参数变化和外部扰动等非线性因素影响而降低伺服系统控制性能的问题,提出了一种Elman神经网络互补滑模控制方法。互补滑模控制是在常规滑模控制的基础上增加一个广义误差滑模面,不仅可以减少系统状... 详细信息

针对永磁直线同步电机(PMLSM)易受系统参数变化和外部扰动等非线性因素影响而降低伺服系统控制性能的问题,提出了一种Elman神经网络互补滑模控制方法。互补滑模控制是在常规滑模控制的基础上增加一个广义误差滑模面,不仅可以减少系统状态达到滑模面的时间,又能保证系统跟踪精度。但是,在实际应用中互补滑模控制的切换增益和边界层厚度的值很难选取。为了对系统中不确定性因素的值进行准确的估计,并削弱滑模控制的抖振现象,采用Elman神经网络估计器对其进行估计,替代滑模控制中的切换控制,降低不确定性因素对伺服控制系统的影响,进一步提高系统的鲁棒性。实验结果表明,基于Elman神经网络的互补滑模控制与互补滑模控制相比,不仅改善了系统的位置跟踪性能,还提高了系统的鲁棒性能。

关键词：永磁直线同步电机互补滑模控制 Elman神经网络抖振现象

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欠驱动水下机器人航迹跟踪控制

电机与控制学报 2013年第2期17卷 103-111页

作者：万磊崔士鹏张国成曹建哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对欠驱动水下机器人强非线性、模型不确定及存在外界未知干扰等特点,提出自适应模糊反演滑模控制系统,解决其水平面航迹跟踪问题。首先,采用模糊逻辑系统逼近模型未知函数,将反演思想与滑模控制技术相结合,设计反演滑模控制器;然后对... 详细信息

针对欠驱动水下机器人强非线性、模型不确定及存在外界未知干扰等特点,提出自适应模糊反演滑模控制系统,解决其水平面航迹跟踪问题。首先,采用模糊逻辑系统逼近模型未知函数,将反演思想与滑模控制技术相结合,设计反演滑模控制器;然后对水下机器人纵向速度进行控制,将航向角作为航迹跟踪误差的虚拟输入,设计航向角的镇定函数和航迹参数的变化率,实现水下机器人的航迹跟踪;最后使用李亚普诺夫稳定性定理,证明控制系统的稳定性。仿真实验表明,设计的控制系统能有效地处理水下机器人模型不确定性和外界干扰,控制性能良好,具有极强的鲁棒性,且避免了执行机构的抖振现象。

关键词：欠驱动水下机器人自适应模糊反演滑模控制航迹跟踪鲁棒性抖振现象

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开关磁阻电机滑模控制系统研究

开关磁阻电机滑模控制系统研究

作者：孙沁哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

开关磁阻电机作为一种结构简单坚固、起动转矩大、效率高的新型调速电机,在煤矿开采、航空航天等可调速领域有较广泛的应用。但由于其高度非线性的电磁特性,很难获取精确的数学模型,从而使快速平稳的调速、电流跟踪显得更加困难。滑模... 详细信息

开关磁阻电机作为一种结构简单坚固、起动转矩大、效率高的新型调速电机,在煤矿开采、航空航天等可调速领域有较广泛的应用。但由于其高度非线性的电磁特性,很难获取精确的数学模型,从而使快速平稳的调速、电流跟踪显得更加困难。滑模变结构控制作为一种非线性控制方法,能够使系统沿着设定的状态轨迹作滑动模态运动,对外界干扰、系统参数变化不敏感,动、静态特性优良,尤其适用非线性系统控制中。本文首先分析了开关磁阻电机的工作原理和数学模型,通过ANSOFT软件获取了样机的磁链曲线、矩角特性曲线等静态特性曲线,利用曲线数据在MATLAB/Simulink环境下建立了样机本体的非线性仿真模型。其次,从数学模型角度分析了滑模变结构控制算法在稳定性、抗扰动以及系统参数变化等方面的优势,针对抖振问题提出了一种改进型趋近律,在此基础上根据样机数学模型设计了改进型速度滑模控制器和改进型电流滑模控制器。再次,搭建滑模驱动控制系统的动态仿真模型,从仿真方面验证理论的正确性。通过对比,验证了改进型趋近律相比于传统控制律能够明显的削弱抖振现象,同时趋近速度更快,鲁棒性更强。最后,以TMS320F28335为控制核心,设计了开关磁阻电机驱动控制器,并阐述了功率变换器驱动电路,位置、电流信号检测与调理电路以及部分软件处理流程。利用实验平台对改进型滑模驱动控制仿真结果进行验证,通过实验波形的对比验证了改进型趋近律的有效性。

关键词：开关磁阻电机非线性仿真模型改进型趋近律抖振现象

动力推进系统变结构控制与双速控制阀优化设计

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动力推进系统变结构控制与双速控制阀优化设计

作者：苏颖西北工业大学

学位级别：硕士

本文在对鱼雷热动力推进系统数学模型分析简化和典型工况仿真研究的基础上，采用变结构等效控制律和趋近律两种方法，直接对非线性系统进行了控制律的综合，设计了鱼雷恒深变速、恒速变深运动的动力推进系统变结... 详细信息

本文在对鱼雷热动力推进系统数学模型分析简化和典型工况仿真研究的基础上，采用变结构等效控制律和趋近律两种方法，直接对非线性系统进行了控制律的综合，设计了鱼雷恒深变速、恒速变深运动的动力推进系统变结构控制器，并进行数字仿真验证。仿真结果表明，应用趋近律法比较用等效控制法设计的变结构控制器控制精度高，抑制抖振效果明显，且该方法物理概念清晰，算法简单、容易实现，从而初步解决了鱼雷热动力推进系统工况控制工程应用中需要妥善解决的问题。此外，本文对燃料泵电液伺服系统变量机构的压力源方案选择问题进行了探讨和研究，提出了从泵后提取压力源的可行方案。本文的另一个重点是，进行了某型鱼雷动力推进系统速制变换过程工作状态的仿真计算与分析;应用单纯形法对其变速关键部件——双速控制阀进行了优化设计，使系统变速过渡过程的静、动态性能得到明显的改善。本文应用趋近律法求解变结构控制的方法，达到了良好的抖振削弱效果，使得该控制算法能够应用于实际系统，这在国内尚属首次。该控制方法不仅适合鱼雷动力推进系统的控制，而且对其它工程领域也有着重要的参考价值。

关键词：鱼雷动力推进系统非线性变结构控制趋近律抖振现象优化设计单纯形法

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飞机起落架刹车诱导抖振研究

飞机起落架刹车诱导抖振研究

作者：吴晓宇南京航空航天大学

学位级别：硕士

飞机在着陆滑跑刹车时,会在刹车力矩突变较大以及某些特定的刹车工作频率之下,出现起落架的抖振现象。起落架抖振会降低起落架寿命,引起飞行员和乘客的不适,严重时甚至导致飞行事故。因此起落架抖振是飞机地面动力学面临的关键问题之一... 详细信息

飞机在着陆滑跑刹车时,会在刹车力矩突变较大以及某些特定的刹车工作频率之下,出现起落架的抖振现象。起落架抖振会降低起落架寿命,引起飞行员和乘客的不适,严重时甚至导致飞行事故。因此起落架抖振是飞机地面动力学面临的关键问题之一,开展抖振研究对起落架和刹车系统的设计有重要意义。本文以某型飞机主起落架为研究对象,首先论述了飞机刹车滑跑模型、起落架模型和刹车机轮模型,针对其理论模型运用CATIA、HyperMesh和Adams等软件建立了刚柔耦合动力学仿真模型。之后分析了起落架抖振原理和刹车与抖振之间的相互影响关系,并以主起落架为研究对象,系统分析飞机刹车滑跑过程中的主起落架受到的刹车力矩、轮胎与地面的结合力以及轮轴纵向位移等参数,得到刹车力矩对起落架抖振现象的影响规律。通过研究减速率控制和滑移率控制的方法,分别建立了两种相应的防滑刹车控制系统,对动力学模型进行刹车控制得到仿真结果。通过分析和对比之后,得到了两种刹车方式引起的不同抖振现象及防滑刹车性能。研究结果表明:这两种防滑刹车控制系统中,滑移率控制式比减速率控制式具有更稳定的抖振抑制性能。建立了飞机起落架刹车引起的抖振现象的研究方法,形成一套比较完整的研究流程,并得出了一些有意义的分析结果,对往后的刹车诱导低频抖振研究和飞机刹车系统的设计具有重要的参考价值。

关键词：飞机起落架防滑刹车控制抖振现象刚柔耦合动力学分析

基于线性矩阵不等式的永磁直线同步电机的滑模控制

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基于线性矩阵不等式的永磁直线同步电机的滑模控制

作者：齐俊鹏沈阳工业大学

学位级别：硕士

永磁直线同步电机适用于各种需要作直线运动的机械设备,在军事、交通运输、工厂加工、自动化系统中得到了广泛的应用。但是因其特殊的结构、耦合性、非线性、易受负载扰动等复杂的特点,其数学模型难以建立,这对能够实现系统技术、经济... 详细信息

永磁直线同步电机适用于各种需要作直线运动的机械设备,在军事、交通运输、工厂加工、自动化系统中得到了广泛的应用。但是因其特殊的结构、耦合性、非线性、易受负载扰动等复杂的特点,其数学模型难以建立,这对能够实现系统技术、经济指标的控制系统提出了更高的要求。基于快速动态响应、能抑制外部干扰以及对参数变化不敏感等特性,滑模控制(SMC)是一种可以有效控制伺服电机速度及位置的控制方法。因此本文提出了基于线性矩阵不等式(LMI)的滑模控制方法和基于线性矩阵不等式的滑模H鲁棒控制方法,保证了直线电机较好的跟踪精度和较强的鲁棒性,并且有效地消除了抖振现象,研究过程中的具体工作如下:首先,分析了永磁直线同步电机的结构,并且总结了永磁直线同步电机的工作原理,利用坐标变化,建立了永磁直线同步电机的d-q轴数学模型。然后,在了解滑模控制基本原理和线性矩阵不等式优化方法的前提下,提出了一种基于LMI的永磁直线同步电机的滑模控制的控制方法,这种方法结合了线性矩阵不等式方法,优化了滑模面和反馈增益。可以有效地减小抖振和提高系统跟踪精度。利用MATLAB软件对这种控制方法进行仿真,与直线电机的传统滑模控制相比较,这种方法具有较高的跟踪精度,并且有效地减弱了抖振现象。最后,提出了基于LMI的永磁直线同步电机的滑模H鲁棒控制,这种方法结合了滑模控制和H鲁棒状态反馈控制,利用线性矩阵不等式优化了反馈增益和滑模面,将问题转化为线性矩阵不等式的优化问题,通过对控制系统的仿真,验证了这种方法可以在保证系统的跟着踪精度和消除抖振现象的同时,兼顾了系统的鲁棒稳定性。

关键词：永磁直线同步电机线性矩阵不等式滑模控制抖振现象 H∞鲁棒控制

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时变扰动下的永磁同步电机滑模控制

太赫兹科学与电子信息学报 2021年第2期19卷 324-329页

作者：闫宏亮李斌斌惠昭航西安石油大学电子工程学院陕西西安710065

时变扰动环境下,永磁同步电机(PMSM)采用鲁棒性较好的滑模控制。根据滑模控制中传统指数趋近律,提出一种改进型的趋近律,并基于改进型趋近律设计了一种PMSM调速系统的滑模速度控制器,提高电机的运行性能。通过仿真结果对比分析,设计的... 详细信息

时变扰动环境下,永磁同步电机(PMSM)采用鲁棒性较好的滑模控制。根据滑模控制中传统指数趋近律,提出一种改进型的趋近律,并基于改进型趋近律设计了一种PMSM调速系统的滑模速度控制器,提高电机的运行性能。通过仿真结果对比分析,设计的基于改进型趋近律的滑模速度控制器不仅可以提高系统的动态性能,而且削弱了系统的抖振现象,使电机在时变扰动下仍具有较高的运行性能。

关键词：指数趋近律永磁同步电机调速系统速度控制器动态性能抖振现象

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滑模控制系统中的芝诺行为研究

控制与信息技术 2024年第3期 45-52页

作者：王忠明于灏吉林省教育考试院吉林长春130033 北京理工大学自动化学院北京100081

滑模控制器作为典型的变结构非连续控制器,因具有鲁棒性强、结构简单等优点被广泛应用,但其切换特性也会引入抖振、切换时延等不良现象。文章从混杂动力学及芝诺行为的角度出发,对滑模控制系统中的抖振现象提出新的解释与分析。首先,通... 详细信息

滑模控制器作为典型的变结构非连续控制器,因具有鲁棒性强、结构简单等优点被广泛应用,但其切换特性也会引入抖振、切换时延等不良现象。文章从混杂动力学及芝诺行为的角度出发,对滑模控制系统中的抖振现象提出新的解释与分析。首先,通过对能够以任意频率瞬时完成控制信号切换的理想滑模控制系统进行分析,得到了其存在芝诺行为的充分条件;接着,考虑了两类现实滑模控制器的开关器件约束,即具有正切换间隔下界及具有迟滞现象;并在理想滑模控制器芝诺行为的理论分析结果基础上,讨论了上述两类现实滑模控制系统中抖振现象与理想滑模控制器芝诺行为间的关系;最终,证明了理想滑模控制器的不可实现性与现实滑模控制器中抖振现象的不可避免性。

关键词：滑模控制混杂动力学系统芝诺行为抖振现象

基于自抗扰方法的UUV近水面垂直面运动控制

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水下无人系统学报 2011年第3期19卷 209-213页

作者：施小成陈江严浙平哈尔滨工程大学自动化学院

无人水下航行器(UUV)在近水面航行时,受到海浪、噪声等干扰的影响较大,尤其是垂直面方向,为满足UUV在近水面潜伏作战的需求,研究了基于自抗扰控制方法(ADRC)的运动控制技术。该技术抗干扰能力强,能将来自系统内部和外部的扰动都归结为... 详细信息

无人水下航行器(UUV)在近水面航行时,受到海浪、噪声等干扰的影响较大,尤其是垂直面方向,为满足UUV在近水面潜伏作战的需求,研究了基于自抗扰控制方法(ADRC)的运动控制技术。该技术抗干扰能力强,能将来自系统内部和外部的扰动都归结为系统的总扰动,并对其进行实时估计同时给予相应的扰动补偿,运用此方法设计了UUV垂直面控制器并分析了其抗扰性能,以解决海洋环境下UUV近水面垂直面运动的控制扰动问题。仿真结果表明,所设计的UUV垂直面自抗扰控制器能有效抑制海浪的干扰,降低艉升降舵的抖振现象,具有较好的控制效果和抗扰性能。

关键词：无人水下航行器垂直面运动自抗扰控制器艉升降舵抖振现象