鲁棒PDF控制策略在永磁同步电机系统中的设计及仿真

对电机控制系统的经典反馈设计方案是建立在简化的受控对象模型基础之上,而实际模型参数的变化会引起控制系统性能的改变。本文针对实际应用的永磁同步电机,为了保证电机控制系统的强鲁棒性,通过对其系统灵敏度的理论推导,给出了一种新的控制器参数设计方法。该设计方法以系统灵敏度为评价指标来度量系统的鲁棒性,结合应用于二阶控制对象的伪微分反馈控制器结构,来削弱控制对象参数值的改变对控制系统性能的影响。并建立了精确的永磁同步电机仿真模型,将该方法应用于其速度控制。仿真结果表明在该控制方案下,在永磁同步电机的转动惯量和定子电阻值变化时具有较小超调量变化(小于4%)的响应特性。同时与普通PID控制对比分析,验证了用该方案设计的PMSM调速系统具有较高的抗参数变化的鲁棒性。     

Fractional-order optimal fuzzy control for network delay

Fuzzy logic control has been used frequently in tuning network control system (NCS) due to its on-line dynamic static non-linear match and several remarkable fractional-order controllers have achieved satisfactory control performance when applied to NCS in present years, therefore, in this paper, a novel fractional fuzzy logic controller which combined the fractional algorithm and fuzzy logic control together has been proposed to deal with fixed and random network induced delays in closed-loop feedback systems. The comparisons of set-point tracking performances of fractional fuzzy logic PID controller (FFuzzyPID), conventional fuzzy logic PID controller(FuzzyPID), fractional optimal PID controller (FOPID), and optimal PID controller(OPID) on a representative plant with fixed and random network delays have been shown with simulations. The simulation results indicate that fractional fuzzy logic controller has higher capability to handle network delays compared with other controllers in most cases.     

基于模糊PID控制的永磁同步电机控制器研究

为了提高复杂环境条件下永磁同步电机（PMSM）控制器的动态控制性能与抗干扰能力,分析了永磁同步电机的速度-电流（或力矩）双闭环控制调速结构,提出了一种基于模糊PID控制原理的速度环控制策略。速度环运行时,模糊PID控制器首先将永磁同步电机转速的误差及误差变化率进行模糊化处理,然后依据模糊规则进行模糊推理,并自动在线整定出速度环PID的三个系数（比例系数、积分系数、微分系数）,不仅减少了速度环的调节时间,也能增强抵御来自电流环（或力矩环）的干扰。仿真结果表明,当永磁同步电机的转速发生变化或负载发生扰动时,相比于传统的PID控制器,模糊PID控制器能提高系统的动态性能与鲁棒性。该方法用于永磁同步电机的控制是可行、有效的。     

基于主从交互式萤火虫群优化算法的船舶航向分数阶PID控制

为了改善船舶航向控制的效果,本文首次运用了分数阶PID控制方法,并提出一种新的主从交互式萤火虫优化算法,以优化控制器参数,使得达到控制性能指标最优的目标。根据船舶动力学模型,以船舶实际参数作实验,实验结果表明经过FA优化的分数阶PID控制器,比PSO算法具有更好的控制性能。通过敏感性分析验证了算法求出的FOPID参数具有鲁棒性,当系统参数大幅度变化时不需要重新设置。证明了经萤火虫算法优化的分数阶PID控制器能够更好地满足船舶航向控制的需求。     

Fuzzy auto-tuning PID control of multiple joint robot driven by ultrasonic motors

A three-joint robot is directly driven by ultrasonic motors with advantage of high torque at low speed. The speed of the ultrasonic motors is actually controlled by regulating their operating frequencies. The kinematic and kinetic analyses of the robot have been carried out using Adams. Due to the lack of accurate control model of ultrasonic motors and the time-varying motor parameters, a fuzzy auto-tuning proportional integral derivative (PID) controller for the robot is experimented, in which a simple method to tune parameters of the PID type fuzzy controller on-line is developed and a new position–speed feedback strategy is proposed and implemented. The effectiveness of the proposed control strategy and fuzzy logic controller is verified by experimental investigation.     

基于粒子群优化的自适应模糊制冷控制算法

为解决空间斯特林制冷机和探测器热负载不确定及存在变化的问题,提出了自适应模糊PID制冷控制。在空间环境中使用的斯特林制冷机参数会随着时间的变化而发生改变,探测器负载也会随着工作模式和工作时间的变化而变化,整个制冷系统涉及的变量多,参数非线性。采用传统的控制方法,在固定的单一条件、环境下得到的控制参数,环境和负载发生变化后容易性能变差甚至不稳定,控制精度和稳定性不能满足使用要求。设计了一种自适应斯特林制冷机控制器,通过综合自适应模糊PID控制的方法,采用粒子群优化算法调整控制参数以减小代价函数。通过仿真和试验验证算法的有效性和鲁棒性。     

插入式永磁低速同步电机非奇异终端滑模观测器设计

提出一种以d-q同步旋转坐标系下, 电流为观测对象的插入式永磁同步电机的非奇异高阶终端滑模观测器, 用来获得高性能矢量控制系统所必需的电机转子位置及速度信息. 采用非奇异终端滑模控制, 提高了观测器的动态响应速度及鲁棒性, 利用高阶滑模控制技术的特性, 有效地抑制了传统滑模控制的抖振现象. 同时给出了转速环及电流环调节器的参数设计方法, 转速环调节器采用积分反馈算法, 电流环调节器使用前馈解耦内模控制技术 ,参数在线调整简单. 将该算法应用到2 MW永磁同步低速电机无传感器控制系统中, 实验结果表明, 该方法能够准确计算出电机的位置和速度, 使系统具有良好的稳态精度和动态性能.     

基于AFSMC算法的四旋翼飞行器控制策略研究

针对四旋翼飞行器在飞行过程中,控制系统存在非线性、强耦合、不确定性和鲁棒性差的问题,建立了关于四旋翼飞行器的动力学数学模型,将自适应控制、模糊控制和滑模控制相结合,提出基于自适应模糊滑模控制(AFSMC)的快速平稳控制策略。采用模糊系统推理方法实现理想控制律的逼近。在满足李雅普诺夫稳定性条件的前提下进行控制器的设计和稳定性分析,并结合四旋翼的数学模型和给定参数进行了MATLAB仿真。仿真结果表明,AFSMC控制器相比常规PID控制器具有良好的动态性能和抗干扰能力。     

一类含参数不确定性混沌系统的自适应控制

基于Lyaponov函数,对一类含参数不确定性混沌系统,当系统的不确定性参数具有未知界时,给出了自适应控制器的设计方法和构造控制器的解析式.构造混沌控制器直接代入控制器的参数化公式即可.方法简单,无需拼凑,能够使系统消除混沌并渐近稳定到任何期望的光滑轨道上.而整个设计过程无需预先知道未知参数的估计值和精确值.仿真验证了其有效性 关键词： 混沌系统 自适应混沌控制 Lyaponov函数 参数不确定性     

一类不确定离散混沌系统的自抗扰控制器与小脑神经网络并行优化控制

针对一类受扰不确定离散非线性混沌系统,提出了基于免疫动态微粒群优化策略的ADRC与CMAC神经网络并行控制方法(ADRC-CMAC).ADRC控制器抑制系统扰动,保证系统的稳定性;CMAC神经网络控制器实现前馈控制保证系统的控制精度和响应速度.利用动态免疫微粒群算法对ADRC-CMAC并行控制器参数进行全局优化.实验结果表明该控制方法具有较快系统的响应速度,较好的抗干扰能力,控制精度高. 关键词： 自抗扰控制器 小脑神经网络 并行控制 混沌系统     

参数不确定永磁同步电机混沌系统的有限时间稳定控制

针对含有参数不确定性的永磁同步电机混沌系统, 结合主动控制与有限时间稳定控制理论, 提出一种改进的主动有限时间稳定控制器. 该控制器不仅具有较强的鲁棒性, 而且可以通过调整终端吸引子比例系数, 有效地缩短系统的响应时间, 以提高系统的响应能力. 通过仿真实验, 验证了该控制器比传统的控制器的具有更强的鲁棒性和响应能力. 关键词： 永磁同步电机 混沌控制 有限时间稳定 主动控制     

ADAPTIVE CONTROL AND IDENTIFICATION OF CHAOTIC SYSTEMS

A novel adaptive control and identification on-line method is proposed for a class of chaotic system with uncertain parameters. We prove that, using the presented method, a controller and identifier is developed which can remove chaos in nonlinear systems and make the system asymptotically stabilizing to an arbitrarily desired smooth orbit. And at the same time, estimates to uncertain parameters converge to their true values. The advantage of our method over the existing result is that the controller and identifier is directly constructed by analytic formula without knowing unknown bounds about uncertain parameters in advance. A computer simulation example is given to validate the proposed approach.     

一类参数不确定混沌系统的自适应同步

基于Lyapunov稳定性原理,对一类参数不确定混沌系统,提出一种自适应同步控制方法.给出了自适应同步控制器和参数自适应律的解析表达式,对于具体的误差系统,控制器结构还可以进一步简化.该方法较为简单,适用范围广.以新混沌和超混沌Chen系统为例,数值模拟证明了该方法的有效性和可行性. 关键词： 参数不确定混沌系统 自适应同步 新混沌系统 超混沌Chen系统     

大型风电机组桨距角跟踪鲁棒自适应反演控制

针对具有很强非线性的风力机桨叶系统,利用动量矩定理,建立桨叶动力学数学模型,采用自适应反演控制,设计独立变桨鲁棒自适应桨距角跟踪控制器。该控制方法采用在实际控制量中,引入自适应鲁棒项,克服和消除不确定性对桨叶系统的影响。利用Matlab/Simulink软件,搭建风力机仿真平台,仿真结果验证了所提出控制方法的可行性和有效性。在桨叶系统参数不确定、受到未知不平衡载荷的情况下,经过自适应过程,设计的控制器较好地实现了风力机桨叶桨距角独立、快速跟踪各自期望的桨距角。     

永磁直线同步电机位置系统的模糊IP控制研究

针对具有电磁推力大、响应快、易于矢量解耦控制的永磁直线同步电机PMLSM,研究高精度位置伺服控制系统的设计,以满足高速加工与高精度微进给加工的需求。考虑被控对象的变化和外界扰动,控制器的参数难于在线修订,设计了一种模糊/积分-比例IP位置控制器。它将具有并联反馈环节的IP控制器与模糊控制器有效结合,根据位置偏差的变化率进行切换,即存在较大输入指令与系统输出偏差较大时采用模糊控制,而系统输出接近于输入指令时则采用IP控制器,从而发挥模糊控制器对变参数系统的自适应性和IP控制器的快速和准确性优势。仿真实验结果表明模糊/IP控制器在稳态精度和动态性能方面优于单纯的IP控制器和模糊控制器,能够满足变参数控制系统的性能指标。     

Passive adaptive control of chaos in synchronous reluctance motor

The performance of synchronous reluctance motor (SynRM) degrades due to chaos when its systemic parameters fall into a certain area. To control the undesirable chaos in SynRM, a passive control law is presented in this paper, which transforms the chaotic SynRM into an equivalent passive system. It is proved that the equivalent system can be asymptotically stabilized at the set equilibrium point, namely, chaos in SynRM can be controlled. Moreover, in order to eliminate the influence of undeterministic parameters, an adaptive law is introduced into the designed controller. Computer simulation results show that the proposed controller is very effective and robust against the uncertainties in systemic parameters. The present study may help to maintain the secure operation of industrial servo drive system.     

基于哈密顿函数的永磁同步电机混沌系统鲁棒控制

哈密顿系统理论是研究非线性系统的一种重要工具, 近年来在电机调速、控制等方面得到广泛应用. 本文针对永磁同步电机运行中存在的混沌现象, 提出一种基于哈密顿函数的永磁同步电机混沌系统鲁棒控制器设计方法. 将永磁同步电机动态模型变换为类Lorenz混沌方程, 在特定参数下, 通过Lyapunov指数和Lyapunov维数的计算可知系统是混沌的. 令电机转速跟踪给定值得误差方程. 由于误差方程并不具有标准哈密顿函数形式, 将其转化为具有扰动不确定项的哈密顿系统, 并与负载扰动一起作为系统的总扰动量, 设计了一种鲁棒控制器. 控制器由两部分组成, 一部分基于互联与阻尼配置法, 实现任意转速的有效跟踪, 另一部分实现扰动补偿. 仿真表明, 控制器使电机迅速脱离混沌状态, 并能实现转速趋近跟踪, 验证了控制器的可行性与有效性. 该方法扩展了哈密顿函数的适用范围, 具有一定的优越性.     

Passive adaptive control of chaos in synchronous reluctance motor

The performance of synchronous reluctance motor （SynRM） degrades due to chaos when its systemic parameters fall into a certain area. To control the undesirable chaos in SynRM, a passive control law is presented in this paper, which transforms the chaotic SynRM into an equivalent passive system. It is proved that the equivalent system can be asymptotically stabilized at the set equilibrium point, namely, chaos in SynRM can be controlled. Moreover, in order to eliminate the influence of undeterministic parameters, an adaptive law is introduced into the designed controller. Computer simulation results show that the proposed controller is very effective and robust against the uncertainties in systemic parameters. The present study may help to maintain the secure operation of industrial servo drive system.     

Cascade adaptive control of uncertain unified chaotic systems

The chaos control of uncertain unified chaotic systems is considered. Cascade adaptive control approach with only one control input is presented to stabilize states of the uncertain unified chaotic system at the zero equilibrium point. Since an adaptive controller based on dynamic compensation mechanism is employed,the exact model of the unified chaotic system is not necessarily required. By choosing appropriate controller parameters,chaotic phenomenon can be suppressed and the response speed is tunable. Sufficient condition for the asymptotic stability of the approach is derived. Numerical simulation results confirm that the cascade adaptive control approach with only one control signal is valid in chaos control of uncertain unified chaotic systems.     

异结构系统混沌同步的新方法

基于Lyapunov稳定性理论, 结合反馈控制和自适应控制方法, 提出了一种异结构混沌系统同步的新方法. 该方法适用范围广, 不仅能为人们提供控制器的一般选取办法，而且对于具体的误差系统还可进一步简化控制器结构, 具有稳健、易于实现等优点. 通过对Lorenz系统与Liu系统、超混沌的R?ssler系统与广义Lorenz系统的同步数值仿真, 证实了该方法的有效性. 关键词： 混沌同步 Lorenz系统 R?ssler系统 Lyapunov函数