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文章设计了一种基于模糊控制(fuzzy control)的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)滑模控制策略.传统的积分滑模控制(sliding mold control,SMC)具有较强的抗干扰能力,当电机有大幅度的负载扰动时,控制系统会出现较大抖振现象,使得电机转速跟踪效果变差.本文将模糊控制策略引入到滑模控制中,通过设计模糊控制规则实时调整滑模参数,当电机负载和转速出现大幅变化时,可实现转矩和转速的快速响应;当系统状态误差减小,状态变量接近滑模面时,系统可平滑的进入到稳定状态,有效削弱系统抖振.模糊滑模控制既可以保证控制系统的快速响应能力和抗干扰能力,又能提高系统稳定性和转速控制精度.

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滑模控制 抗干扰 模糊控制 永磁同步电机

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文章设计了一种基于模糊控制(fuzzy control)的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)滑模控制策略。传统的积分滑模控制(sliding mold control,SMC)具有较强的抗干扰能力,当电机有大幅度的负载扰动时,控制系统会出现较大抖振现象,使得电机转速跟踪效果变差。本文将模糊控制策略引入到滑模控制中,通过设计模糊控制规则实时调整滑模参数,当电机负载和转速出现大幅变化时,可实现转矩和转速的快速响应;当系统状态误差减小,状态变量接近滑模面时,系统可平滑的进入到稳定状态,有效削弱系统抖振。模糊滑模控制既可以保证控制系统的快速响应能力和抗干扰能力,又能提高系统稳定性和转速控制精度。

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滑模控制 抗干扰 模糊控制 永磁同步电机

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电动汽车的快速发展需要大量配套充电设施建设的支持，而大量充电设施接入电网会直接影响电网的电能质量，造成电网中的电流谐波污染、无功损耗增加等问题。因此提高充电设施的性能是治理电网谐波污染的一个重要途径，本文选择三相Vienna整流器作为研究对象，重点研究了整流器电压环和电流环的控制策略及其调制策略并分别对其进行了优化。 首先，本文介绍了三相Vienna整流器的工作原理，建立了其在不同坐标系下的数学模型，给出了应用于充电桩的Vienna整流器需要达到的电路参数指标，设计了可以满足整流器正常运行的主电路参数，明确了整流器电压环和电流环控制策略及其调制策略的控制目标，为后续控制策略的深入研究奠定了基础。 其次，文章对三相Vienna整流器的调制策略进行研究，设计了三电平SVPWM调制策略，分析了SVPWM调制策略的优势和不足，并提出一种三电平载波层叠调制策略的优化设计，通过对三电平SVPWM与SPWM调制策略的对等性分析，对调制波注入零序分量来提高调制策略的直流电压利用率，降低开关管的作用次数，简化调制算法的复杂程度。 再次，本文分别设计了应用于三相Vienna整流器的滞环控制策略、PI控制策略和PR控制策略。针对滞环电流控制存在中点电位平衡及开关频率不固定的问题做出了优化设计；通过前馈解耦方式将PI控制应用到Vienna整流器电流内环并验证了其稳定性；在αβ坐标系设计了PR控制策略，并针对Vienna整流器电流内环对PR控制器的参数进行了优化设计。通过仿真验证了三种控制策略的有效性及在不同工作情况下的动静态性能。 最后，设计了两种应用于三相Vienna整流器电压外环控制策略，分别使用PI和滑模变结构控制策略设计，详细给出了滑模变结构控制策略的原理和设计过程，并且针对滑模变结构控制器存在的固有抖振缺陷进行了优化，设计了一种模糊滑模变结构控制策略，通过仿真验证了所设计的模糊滑模控制对抖振现象有明显的抑制，通过对比验证了所设计的模糊滑模电压外环控制策略的动静态性能明显优于PI控制。

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PI控制 PR控制 Vienna整流器 模糊滑模控制 载波调制 滞环控制

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随着社会经济的飞速发展，人们生活水平不断提高，居民对于用电的需求也在不断地提高，因此我国的电力系统规模在逐年扩大，并且不断朝着大电网互联的方向发展，大电网的互联给电能的生产和消费带来了极大的便利，但同时在稳定性方面也存在巨大的隐患。电力系统是一种强耦合，多变量的复杂动力学系统，具有高度非线性。当周期性负荷的幅值达到一定值时，电力系统将会出现混沌振荡，这种不规则的振荡将会严重影响系统的稳定性，从而使得功角失去稳定，频率不断振荡，电压幅值不断改变，最终使得电力系统崩溃，以至于引起大面积停电事故。而且振荡一旦发生，传统的线性控制器很难抑制，因此对于电力系统混沌振荡的控制研究具有十分重要的意义。 本文以电力系统混沌动力学特性的分析与控制作为研究方向，首先考虑了一个由真实系统得到的互联二阶电力系统；其次通过考虑励磁效应给出了单机无穷大电力系统的三阶模型，为了得到精确模型，加入了励磁调节器，在其控制作用下，建立了单机无穷大电力系统的四阶模型；最后在忽略同步电动机轴和轴阻尼的情况下建立了三母线电力系统模型。本文分析了电力系统的混沌振荡，同时介绍了几种控制方法，对于电力系统非线性控制的有关问题，取得了以下成果： 第一，提出了电力系统新型有限时间指数型滑模控制。通过对高阶非线性系统进行递归型滑模面设计，传统的滑模面为伯努利微分方程，通过在方程中引入指数函数来构造一种新的滑模面，数学推导得到新的收敛时间要快于传统的时间，接着将无穷阶可导的指数函数引入到输入控制函数中，进而对控制器进行优化，进一步柔化控制信号，使得抖振较原来更小。 第二，提出了时标分离的无抖振滑模控制。非线性控制系统因为建模的不确定性，致使电力系统的控制在到达滑模面时，会在滑模面上进行高频抖振，滑模控制中的抖振问题会严重影响控制的精度，但抖振在滑模控制中是很难避免的问题。对干扰的有效估计是解决抖振问题的关键，然而观测时间的长短至关重要，在短时间内快速精确估计干扰并能有效地消除抖振就显得十分重要。新提出的时标分离滑模控制通过在快时间尺度范围内使用一个滤波器快速估计未知干扰，在中时间尺度范围内使用另外一个滤波器将系统的控制输入趋近到名义输入，在慢时间尺度范围内实现系统的稳定。 将提出的方法用于四阶电力系统混沌振荡控制，并与传统的非线性干扰控制器控制以及自适应滑模控制进行比较，数值仿真显示新提出的控制比其他两种控制更能有效地消除抖振。 第三，提出电力系统慢时变干扰观测器的模糊滑模控制。针对双机互联的二阶非线性电力系统进行滑模控制，对于外界不确定性干扰通过设计干扰观测器对干扰进行估计，并设计指数型干扰控制器，使得估计干扰能够快速跟踪实际干扰，整个干扰的控制仅取决于干扰本身，与系统的状态变量无关。外界干扰的快速估计有利于后续电力系统滑模控制器的设计。接着设计系统的输入控制器，并将滑模控制器中的切换增益模糊化，从而有效的消除抖振现象。通过李雅普诺夫函数证明了系统是稳定的。指数型控制使得收敛速度大大提高，且控制过程较为简单，不存在太复杂的数学推导。 本文对于电力系统混沌振荡进行理论研究，通过设计控制器使得系统在短时间内达到稳定，能够为实际电力系统控制提供一定的理论基础。

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动力学系统 干扰观测器 滑模控制 励磁效应 时标分离

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在许多高新技术领域，如集成电路制造、微型机械装配、生物细胞作业、超精密加工及测量和微外科手术等，都需要具有高速度和高精度的两维定位装置。然而传统的叠加式二维定位平台无法摆脱机械式传动机构和摩擦所带来的固有缺点：定位精度较低，响应速度慢，制造成本高。因此基于直接驱动的磁悬浮平面电机被人们提出来作为实现高速度和高精度定位的有效手段。与传统的两维定位装置相比，磁悬浮平面电机具有直接驱动、无摩擦和无反冲等优点。因此，开展平面电机的研究具有十分重要的现实意义。本文提出了一种多自由度磁悬浮平面电机，以分析和解决磁悬浮平面电机的悬浮控制和平面定位控制为主线，对平面电机中动力学建模、耦合分析、鲁棒解耦控制器策略以及控制系统集成等一系列问题进行了深入研究，取得了如下的成果：设计了基于直流吸引式的磁悬浮平面电机机械平台，该平台的定子在垂直方向布置4个U型电磁铁，水平方向布置8个I型电磁铁。通过垂直方向和水平方向的对动子的电磁吸引力驱动动子，使其在竖直方向实现悬浮，并在水平方向上进行平面运动。该磁悬浮平面电机具有以下特点：在垂直方向和水平方向的驱动方式上采用直流吸引式驱动提高了线圈的利用效率；工作台的悬浮与水平驱动部分互相独立，从结构上减少了电磁力相互之间的耦合；电机动子上不存在绕组与永磁阵列，避免了动子散热问题，便于对其进行精密控制。完成了基于PC机的磁悬浮平面电机集成控制方案。该控制集成方案在硬件上采用PC机上插入基于PCI总线的输入输出卡，并外接模拟线性功率放大芯片的方式。软件上采用Windows平台上安装第三方多任务实时控制软件RTX的方式，实现在windows环境下的定时控制，最小定时周期可达0.1ms。在该软件平台下，开发了磁悬浮平面电机的实时控制与检测软件。通过软、硬件设计表明所设计的集成控制方案结构合理、使用灵活、可靠性好，适合磁悬浮平面电机的实时控制与数据检测。为了提高悬浮方向上的控制性能，论文研究了磁悬浮电机在垂直方向上电磁力的建模方法，并针对电机垂直方向上的悬浮问题，设计了非线性鲁棒控制器。通过应用全局滑模算法，结合反馈线性化技术，提出了悬浮系统的抗参数不确定鲁棒控制器。通过仿真实验和控制实验验证了基于非线性技术的滑模控制器比传统PID控制器能够使磁悬浮系统获得更好的快速响应性和更强的抗干扰性能，并且能够在系统存在较大参数不确定时实现稳定控制。针对磁悬浮平面电机在垂直方向上的多输入多输出耦合问题，论文建立了悬浮平台刚体动力学模型；设计了鲁棒解耦控制器使得控制器能够对动子各轴上的旋转角与位移量在互不影响的情况下进行单独控制。该控制器使用模糊滑模控制策略，能够消除磁悬浮系统中的参数不确定影响，对系统的参数不确定项进行估计，柔化控制器的输出，消除“抖振”。同时，在控制器中还设计了扩张观测器以提高平台的抗干扰能力。并通过实验验证了所设计的解耦控制器能够对磁悬浮平面电机悬浮方向上的3个自由度进行解耦，有较强的适应参数不确定和抑制外部扰动的能力。研究了磁悬浮平面电机在XY平面内的控制方法。建立了磁悬浮平面电机动子在水平面内的动力学模型；针对平面定位的多输入多输出状态，提出了对X、Y轴负向驱动电磁线圈通以恒定电流以减少系统输入数量的控制方案，简化了控制量输入；应用模糊滑模控制算法与扩张观测器设计了3通道解耦鲁棒控制器，该控制器能够实现对悬浮动子多输入多输出耦合模型的解耦，并在控制过程中保持系统的鲁棒性。综上所述，本文所论述的磁悬浮平面电机实验平台，集成控制方案，提出的系统简化控制输入方案以及所设计的非线性解耦控制器能够实现磁悬浮平面电机的五自由度控制，并使电机在直接驱动下实现精确的平面定位。对于进一步开发高精度大行程的平面定位装置具有一定的理论意义与实用价值。

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磁悬浮平面电机模糊滑模控制解耦控制扩张观测器

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随着全球能源危机的不断加深以及环境污染的不断加剧，世界各国普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向，发展电动汽车将是解决这两个技术难点的最佳途径。目前，制约电动汽车产业化的主要瓶颈在于电动汽车续驶里程短。为了延长电动汽车的续驶里程，需要提高车载能源的利用效率，再生制动是提高能源利用率的有效方法之一。 再生制动力的大小与能量储存系统、电驱动系统以及整车的控制策略密切相关。本文以提高电动汽车的回收能量为主要目标，重点研究电动汽车的电机再生制动控制策略、复合储能系统的设计与控制策略、车轮无抱死时的制动力分配策略以及防抱死制动控制方法。 首先，在分析典型再生制动系统结构的基础上，设计了能够充分发挥电机制动力的再生制动系统结构；给出了汽车制动时的纵向运动方程，分析了汽车对制动力在前、后轴分配的要求；建立了永磁无刷直流电机、二象限DC-DC功率变换器、蓄电池和超级电容等部件的数学模型。 其次，根据电机再生制动原理可知，再生制动过程中会产生很大的充电电流和电枢电流，因此有必要对再生制动过程进行控制。通过对最大回馈功率制动、最大回馈效率制动、恒定力矩制动和恒定充电电流制动四种典型再生制动控制策略的对比分析，提出适合于蓄电池-超级电容双能源系统的恒定-最大充电功率复合制动控制策略。实验结果表明，此策略能有效降低电枢电流的峰值，兼顾能量回收和系统安全。 针对电动汽车对高比功率和高比能量的双重要求，在分析蓄电池-超级电容双能源系统基本结构的基础上，设计出双能源系统的主回路，提出双能源系统功率分配的模糊控制策略。通过仿真，发现采用双能源系统后，超级电容的负载均衡作用得到充分发挥，电池的电流变化显著平缓，峰值电流大大降低，有效减小了大电流对电池的冲击。 针对制动力的分配，详细分析了并联制动策略、最佳感觉串联制动策略和最优能量回收串联制动策略，从保证制动稳定性和提高能量回收率出发，制定了前轮制动力最大分配限值线；通过对电池充、放电特性和电机特性的分析，得出增大电机制动转矩就可以提高能量回收率的结论，由此制定出电动车最大化能量回收制动力分配策略。另一方面，由于能量回收受到储能系统、电驱动系统以及整车制动稳定性等因素的制约，本文将电动汽车的制动力分配描述成一个约束优化问题。利用遗传算法对该问题进行求解，结果表明基于优化的制动力分配方法能最大程度地回收制动能量。通过对典型制动工况和运转循环的仿真表明，采用最大化能量回收制动力分配策略和双能源系统能有效提高能量回收率。对不同档位、不同制动踏板开度以及不同初始车速时的整车制动进行实验，进一步验证了控制策略的正确性。 最后，将再生制动应用于防抱死制动系统，通过建立电动汽车制动防抱死系统动力学模型、轮胎模型和液压系统模型，提出一种基于滑模变结构的电动汽车防抱死制动控制方法。针对滑模控制抖振大的缺点，利用模糊逻辑对指数趋近率的参数进行优化，从而达到抖振小、抗扰动强、趋近快的要求。根据制动中应充分发挥电机制动力的思想，制定了制动防抱死系统机电制动力分配控制方法。经对不同附着系数路面的仿真表明，在各种附着系数路面上，模糊滑模控制都能使车轮的滑移率保持在最优值附近，滑移率跟踪迅速、准确，制动中最大限度地利用了电机制动转矩，能量回收率较大。

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电动汽车 电机控制 防抱死制动系统控制 再生制动 最大化能量回收

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针对一类有界的不确定非线性系统,基于高增益观测器并结合自适应模糊逻辑系统和滑模控制,提出了一种基于高增益观测器的自适应模糊滑模控制方案.该方案不需要系统状态可测的条件,而是通过设计高增益观测器来估计系统的状态并能保证观测误差一致最终有界.基于李亚普诺夫函数方法,给出了自适应模糊滑模控制律以及在线调节的参数自适应律.所提出的控制方案不但能使闭环系统稳定,而且保证了跟踪误差的一致最终有界性.仿真结果进一步验证了该控制方案的实用性和有效性.

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观测器 滑模控制 模糊基函数 自适应模糊控制

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该文首先详细讨论了应用Booster-Buck型AC/DC整流器的变速恒频永磁风力发电机组的仿射非线性模型,由于变速恒频风力发电系统模型的非线性,且模型参数会跟随运行状态的改变而发生变化等问题,一般的线性控制方法误差较大,鲁棒性不强.这里应用模糊滑模控制方法,设计了风能最优跟踪控制器,仿真和实验表明该方法是有效的.

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非线性控制 风力发电系统 风能捕获

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本文针对一类非线性系统的跟踪控制问题,基于滑模等价控制的基本概念,提出了一种具有在线学习能力的模糊滑模控制方法,利用学习控制实现模糊控制规则的动态更新,使得模糊控制的输出逐步逼近滑模等价控制,最终实现渐近稳定的滑模控制.

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电液伺服系统1 非线性系统 模糊滑模控制 引言 自学习

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致力于解决液压同步系统高精度控制问题，本文着重在新型同步阀及电液位置同步系统模糊滑模控制策略两个方面开展了研究。其主要内容有：（l）开发了一种结构新颖，不仅具有开环时的高分流精度，而且还具有开环和开、闭环复合控制功能的新型同步阀；建立了阀的非线性模型，并利用该模型给出了阀的静、动态特性求解的方法；仿真与实验证明，新型同步阀具有良好的静、动态性能，且其开环性能明显优于现有同步阀。（2）在分析了电液系统滑模控制的现有两种设计方法不足的基础上，根据电液系统的特点和非线性系统理论， 提出了电液系

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电液位置同步系统同步阀滑模控制模糊滑模控制

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