基于改进内模控制的永磁同步电机电流环设计

永磁同步电机(PMSM)作为一种高阶非线性系统,由于参数摄动和外部干扰的原因,传统内模控制器不能保证其精确的控制要求。在传统内模控制的基础上,设计了一种基于指数收敛的误差干扰观测器。在解耦和反电动势补偿情况下,建立内模控制器,然后由内模控制器的输出和反馈电流,构造误差干扰观测器的状态方程,输出误差补偿信号,补偿电机运行过程中参数变动和干扰因素,实现PMSM的高精度控制。建立MATLAB/Simulink仿真模型,仿真中人为增加不确定量和扰动。仿真结果表明,在存在不确定信号和负载扰动时,采用改进的内模控制可以实现电流补偿,降低电流纹波,减小电流稳态误差,同时提高转速响应速度,降低扰动误差。     

基于高增益观测器的四旋翼无人机轨迹跟踪控制

为了实现四旋翼无人机对给定姿态的快速跟踪,基于Terminal滑模控制方法设计了一种四旋翼无人机的姿态控制器,在设计滑模面时引入非线性函数来保证跟踪误差在有限时间内收敛。考虑在线速度未知的情况下,通过设计高增益观测器来对无人机速度进行观测,并利用所观测的信号设计位置控制器。最后利用Lyapunov理论证明了系统的稳定性。仿真结果表明,四旋翼无人机在线速度不可测的情况下,仍可进行轨迹跟踪控制。     

轨道机动时考虑延迟的卫星姿态稳定控制方法

轨道机动时,测量与传输延迟,以及偏心推力对卫星姿态的持续扰动,造成传统的姿态稳定控制方法控制性能下降。为了克服这些问题,设计了对外扰与状态同时估计的闭环-开环预测器。在外扰力矩定常的假设下,给出了此种估计器对状态与外扰的预测都收敛的判定准则。利用估计出的外部扰动前馈补偿推力偏心干扰力矩,同时利用预测出的系统状态设计状态反馈控制器。通过求解两个代数Riccati方程,设计最优状态反馈增益和预测器增益。这种简单的前馈反馈结构具有良好的工程可实现性,同时仿真结果显示,该方法可以有效克服延迟和干扰的影响,提高卫星轨道机动时本体姿态稳定精度。
     

纵列式无人直升机滑模姿态控制律设计

文章以某型纵列式双旋翼无人直升机为研究对象,对其内环姿态控制律进行了设计与改进研究。针对该纵列式无人直升机在飞行过程中存在的强耦合性、高度非线性、偏航效率低以及受某些外界干扰影响较大的问题,采用非奇异终端滑模控制策略,并结合改进的双幂次趋近律,以实现对飞行姿态的高精度控制。此外,为了进一步增强控制系统的抗扰能力,设计了扩张状态观测器以有效抑制外界干扰。仿真结果表明,所设计的姿态控制律显著改善了控制系统的动态响应特性、抗扰性能和鲁棒性,并在很大程度上提升了系统抑制滑模抖振的能力。     

电力机车PMSM自适应模糊滑模控制

为研究牵引工况下电力机车永磁同步电机(PMSM)的转速控制精度,考虑轮轨接触不平顺及车体静载荷在轮对径向产生的未知时变负载转矩,建立了机车PMSM在dq坐标系下的数学模型。针对该耦合非线性系统中存在的负载转矩,设计非线性转矩观测器对其实际值进行估计,对观测误差采用自适应模糊逻辑系统进行逼近;为考察d轴电压过零跳变对转速控制及转矩观测性能的影响,在d轴电压控制器设计中引入Nussbaum函数,并依据Lyapunov稳定性理论,构造了基于转矩观测器的自适应模糊滑模控制器。理论分析及仿真结果表明,当转矩时变或d轴电压过零时,机车PMSM闭环转速控制系统跟踪误差一致有界,转矩观测误差收敛于0。     

基于相对位姿信息的在轨服务卫星推进故障诊断方法

针对在轨服务卫星推力器故障诊断方法对观测噪声鲁棒性差的问题;提出基于服务星相对位姿信息的诊断方法。首先;基于推力器的工作原理构建了2类故障模型;采用基于后验协方差矩阵的数据融合方法处理相对位姿数据;防止相对位姿测量误差过大导致推力器误诊断。随后;采用自适应扩展卡尔曼滤波（EKF）解决推力器故障下所出现的预测步失准问题;分析了噪声对故障诊断算法的影响;并提出基于广义似然比（GLR）的故障诊断策略。仿真结果表明;在推力器故障时;所提出的自适应EKF相比EKF的滤波误差减小了约80%;故障量估计速度提升了34%;当故障下推力变化量较小时;卡死类故障的最快诊断速度为10步;最小诊断误差约为0.5%;效率下降类故障;最快诊断速度为38步;最小诊断误差为3%。最后;构建了在轨任务场景;采用线性二次型调节器（LQR）控制算法控制服务星在近场逼近目标星;过程中模拟了服务星推力器发生效率下降故障;故障发生后4 s发现并分离了故障;约50 s后获得了实际效率估计量;验证了所提出的方法的有效性。     

一种基于相位度量的低速压气机前失速特征分析方法

轴流压气机流动失稳现象是制约高性能航空发动机发展的瓶颈问题之一,为了研究前失速流动不稳定性演化特征并探究及时有效的失速预警方法,对某低速单转子轴流压气机周向八组静压时序信号进行分析,提出了一种基于相位度量的压气机前失速特征分析方法。首先发展了时延互相关分析方法,精确捕捉传感器信号间的时滞相位差,分析时延处理后对称信号的时延互相关系数变化特征。其次,基于相关系数提出了一种扰动相位度量,获得了扰动的时空演变特征图像,并基于最大扰动相位持续时间分析了前失速阶段时延互相关系数阶段性变化机理和流动不稳定性特征。分析结果表明：与传统互相关分析相比,时延互相关分析有效地消除了周向空间位置差造成的时序信号时间滞后相位差,排除了周向空间位置的非物理干扰,更好地呈现压气机前失速流动状态的微观物理特征。提出的扰动相位度量不仅可挖掘流动失稳存在的阶段性变化特征,还能用于检测压气机周向几何不均匀性。     

改进的车载空调压缩机无位置传感器控制起动方法

无位置传感器控制是空调压缩机控制系统的较优选择。针对基于滑模观测器(SMO)的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制系统零速观测精度低、起动难度大等问题,提出了一种改进PMSM无位置传感器的零速低速起动及中高速域使用的SMO控制的切换方法。在电机低速和零速时,I/F控制使其工作在角度开环电流闭环的工况下,该算法的给定相位与观测相位误差达不到系统切换要求,需利用降低开环电路的方式来降低误差;在电机转速提高的同时补偿SMO的角度,使观测角度接近真实角度,2种算法切换时稳定性更高,抗干扰能力更强。根据MATLAB/Simulink仿真结果和实际3.5 kW车载空调PMSM调试,验证了该方法的可行性和改进算法的有效性。     

基于非线性抗扰滑模控制的永磁同步电机直接转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)内部参数不确定和外部干扰未知的问题,提出了一种基于非线性光滑扩张状态观测器(ESO)的非线性控制方法。通过引入非线性光滑函数设计了ESO,实现了对PMSM内部和外部不确定因素的观测,并把观测结果实时补偿给非线性控制器,有效提高了电机的动静态性能和抗扰能力。采用基于非线性光滑函数的滑模控制器替代传统直接转矩控制中的滞环控制器,有效地削弱了转矩和磁链的抖振和脉动。仿真结果表明所提方法响应速度快、稳定性好、抗扰能力强,是一种鲁棒性强的控制方法。     

基于改进型趋近律与负载观测器的永磁同步电机滑模速度控制器设计

为了提高三相永磁同步电机(PMSM)调速系统的动态品质,改善传统滑模速度控制器的控制性能,抑制系统抖振,提高控制精度,设计了基于新型趋近律与负载观测器的改进型滑模速度控制器。利用MATLAB/Simulink仿真软件,搭建控制系统模型并进行仿真分析。仿真验证了所设计的改进型PMSM速度控制器的有效性。该控制器可获得较好的速度跟踪精度和抗负载扰动能力,提高系统的稳定性和鲁棒性。