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磁控溅射镀膜电源模糊PI-超螺旋滑模混合控制研究
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作者 薛家祥 张博伟 金礼 《中国测试》 北大核心 2026年第2期135-144,共10页
为解决磁控溅射镀膜电源常使用的传统双环PI控制存在抗扰能力差、响应速度慢等问题,文中提出一种基于扩张状态观测器的模糊PI-超螺旋滑模混合控制算法。针对不同工艺要求,外环设计为可切换的模糊PI控制器,实现输出电压、电流、功率控制... 为解决磁控溅射镀膜电源常使用的传统双环PI控制存在抗扰能力差、响应速度慢等问题,文中提出一种基于扩张状态观测器的模糊PI-超螺旋滑模混合控制算法。针对不同工艺要求,外环设计为可切换的模糊PI控制器,实现输出电压、电流、功率控制。为抑制输入电容较小时带来的交错并联Buck电路输入电压扰动问题,内环设计为基于扩张状态观测器的超螺旋滑模控制,实现对扰动部分的抑制。数字仿真及样机实验结果表明,相较于传统双环PI控制,文中所提出的控制方法在仿真中响应速度提高23.1%,对于输入电压扰动抑制能力提高74.6%,在样机实验中响应速度提高49.0%,输入电压扰动抑制能力提高50.0%,说明该方法具有更优的响应速度与抗扰能力。 展开更多
关键词 磁控溅射镀膜电源 扩张状态观测器 模糊PI控制 超螺旋滑模控制
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一种三相电压源型逆变器的超螺旋滑模控制器
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作者 姚国仲 凡蜜 +2 位作者 王正江 朱航 肖雨寒 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2026年第2期235-247,共13页
针对三相电压源型逆变器在接入不同类型负载和滤波器参数变化等工况下存在电压谐波含量大和鲁棒性差的问题,提出了一种基于无源控制的超螺旋滑模控制器。通过在无源控制器的电压电流双闭环引入超螺旋滑模控制器,提高了三相电压源型逆变... 针对三相电压源型逆变器在接入不同类型负载和滤波器参数变化等工况下存在电压谐波含量大和鲁棒性差的问题,提出了一种基于无源控制的超螺旋滑模控制器。通过在无源控制器的电压电流双闭环引入超螺旋滑模控制器,提高了三相电压源型逆变器的谐波电压补偿性能和鲁棒性,保证了所设计控制器的全局渐进稳定性,给出了控制器的参数整定方法并对控制器进行了离散化处理。最后对所提出的控制方案进行仿真实验,仿真结果表明,所提出的控制器在不同负载类型和滤波器参数摄动的复杂工况下,与准比例谐振控制相比,能够显著降低输出电压谐波,展现出更优秀的鲁棒性。 展开更多
关键词 三相电压源逆变器 谐波抑制 无源控制 超螺旋滑模 全局渐近稳定性
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永磁同步直线电机位置滑模控制策略综述
3
作者 李忠群 孙健聪 +3 位作者 沈群利 范海璐 欧阳芷楠 吴文镜 《制造技术与机床》 北大核心 2026年第3期117-128,共12页
永磁同步直线电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)凭借直接将电能转化为直线运动、无机械传动结构的特性,在高端装备制造中应用广泛。然而,传统矢量控制存在动态响应和稳态精度不足的问题,难以满足复杂工况下的高性... 永磁同步直线电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)凭借直接将电能转化为直线运动、无机械传动结构的特性,在高端装备制造中应用广泛。然而,传统矢量控制存在动态响应和稳态精度不足的问题,难以满足复杂工况下的高性能位置控制需求。滑模控制作为一种强鲁棒性的非线性控制方法,可有效抑制PMLSM系统中的参数摄动、摩擦扰动和负载突变等非线性因素影响。考虑PMLSM多变量、强耦合和受非线性因素影响大的特点,对PMLSM位置滑模控制策略展开综述,分析其核心原理与实现机制,探讨不同滑模控制方法的特性与进展,为提升PMLSM位置控制精度和鲁棒性提供理论参考,助推其在高端装备制造等领域的进一步应用与发展。 展开更多
关键词 直线电机 滑模控制 位置控制 智能算法 超螺旋算法
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四轮电驱动水田除草机器人运动建模与路径跟踪控制
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作者 肖扬帆 李彦明 +2 位作者 刘子翔 贡亮 刘成良 《农机化研究》 北大核心 2026年第2期165-172,182,共9页
目前,我国水稻生产正在实现全程机械化、智能化,而除草机械和除草机器人的缺乏却成为其短板。为此,基于水田环境的特点,设计了一种四轮独立电驱动高地隙水田除草机器人。针对机器人特殊的前轮差速转向方式控制问题,建立了运动学模型,根... 目前,我国水稻生产正在实现全程机械化、智能化,而除草机械和除草机器人的缺乏却成为其短板。为此,基于水田环境的特点,设计了一种四轮独立电驱动高地隙水田除草机器人。针对机器人特殊的前轮差速转向方式控制问题,建立了运动学模型,根据模型提出了一种四轮独立驱动差速转向控制器,从而实现高地隙除草机器人的四轮独立驱动转向控制。针对高地隙水田除草机器人在路径跟踪过程中的精度和稳定性要求,提出了一种基于超螺旋趋近律的快速终端滑模控制算法,降低了滑模控制算法的抖振,缩短了路径跟踪收敛时间。基于李雅普诺夫判据检验了算法闭环系统的稳定性。使用MatLab/Simulink建立了除草机器人运动学仿真模型,将两种控制器结合进行系统仿真,结果表明:在初始横向偏差为-0.5 m时,调节时间约为3.5 s,且无超调。实际作业试验结果表明:采用此算法进行作业时,横向绝对偏差的平均值为0.0282 m,均方差为0.0334 m,能有效提高自主导航控制系统的稳定性和快速性。 展开更多
关键词 水田 除草机器人 路径跟踪 四轮独立驱动控制 超螺旋滑模控制
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基于自适应超螺旋滑模控制器的喉栓式固体火箭发动机压强控制方法
5
作者 边政 朱铭 +4 位作者 王文泽 袁泽建 薛海峰 李映坤 陈雄 《固体火箭技术》 北大核心 2026年第1期65-73,共9页
喉栓式固体火箭发动机压强控制系统具有很强的时变性及非线性,在运行过程中存在的多种干扰易对系统性能调节产生消极影响。为解决上述问题,首先,根据零维内弹道方程推导出压强与喉栓位移之间的数学关系,并结合电机模型推导出系统的传递... 喉栓式固体火箭发动机压强控制系统具有很强的时变性及非线性,在运行过程中存在的多种干扰易对系统性能调节产生消极影响。为解决上述问题,首先,根据零维内弹道方程推导出压强与喉栓位移之间的数学关系,并结合电机模型推导出系统的传递函数;其次,结合自适应控制和滑模控制设计了一种自适应超螺旋滑模控制器(ASTSMC)以减小系统误差、提高其抗干扰性能,并通过李雅普诺夫函数证明了其稳定性;最后,对ASTSMC进行了多方面的仿真研究。结果表明:ASTSMC的响应速度相较于PID控制器和超螺旋滑模控制器(STSMC)分别提高了464.6%和146.2%,并且无超调量;在抗干扰性方面,其控制误差相对于PID控制器和STSMC控制器分别减小82.4%和66.7%。 展开更多
关键词 喉栓 固体火箭发动机 压强控制 非线性控制 自适应超螺旋滑模控制器
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基于快速STA的PMSM预测控制
6
作者 岳小洋 王立峰 李丹丹 《现代电子技术》 北大核心 2026年第4期85-90,共6页
针对永磁同步电机矢量控制系统中传统PI控制存在的高超调与鲁棒性差等问题,提出一种双闭环调速控制策略。通过整合快速超扭曲算法(STA)作为转速调节器,以及将改进的无差拍预测电流控制作为电流调节器,提升系统的响应速度与稳定性。为降... 针对永磁同步电机矢量控制系统中传统PI控制存在的高超调与鲁棒性差等问题,提出一种双闭环调速控制策略。通过整合快速超扭曲算法(STA)作为转速调节器,以及将改进的无差拍预测电流控制作为电流调节器,提升系统的响应速度与稳定性。为降低扰动对系统性能的影响,设计了一种快速终端滑模状态观测器,观测负载扰动变化并进行补偿。通过在Simulink中搭建电机控制模型,对系统整体和滑模状态观测器进行对比仿真。结果表明:改进的控制策略使系统响应时间大幅缩短,对不同的工况表现出强大适应性,抗负载扰动能力大幅增强;且当电机转速稳定在1000 r/min时,转速误差可控制在-0.15~0.02 r/min范围内,说明该控制策略可显著降低超调,增强系统鲁棒性。 展开更多
关键词 永磁同步电机 矢量控制 滑模控制 快速超扭曲算法 延迟补偿 滑模观测器
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基于分层协作抗扰的光电稳定平台鲁棒控制
7
作者 黄金 叶海福 +2 位作者 吴林潮 赵祥杰 刘跃跃 《兵器装备工程学报》 北大核心 2026年第1期286-292,共7页
光电稳定平台在工作时会实时受到内外部扰动的影响,这为光电精密跟踪控制带来了巨大的挑战。针对光电稳定平台在扰动下的鲁棒控制问题,提出了一种基于分层协作抗扰机制的鲁棒控制策略。其中内层利用扰动分离自抗扰控制器来实现复合扰动... 光电稳定平台在工作时会实时受到内外部扰动的影响,这为光电精密跟踪控制带来了巨大的挑战。针对光电稳定平台在扰动下的鲁棒控制问题,提出了一种基于分层协作抗扰机制的鲁棒控制策略。其中内层利用扰动分离自抗扰控制器来实现复合扰动的精准估计与前馈补偿,有效提升扰动动态响应能力;外层构建超螺旋滑模控制算法,实现内层残留扰动的进步抑制。数值仿真结果表明,该分层协作抗扰方法在内外扰动的影响下,可以实现快速收敛与高跟踪精度,并且有效降低了传统滑模控制的抖动现象,验证了所提方法的优势互补性和可行性。 展开更多
关键词 光电稳定平台 LuGre摩擦模型 扰动分离自抗扰 超螺旋滑模 分层抗扰
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跷跷板系统自适应超螺旋滑模控制策略
8
作者 姜堃 张井岗 《控制工程》 北大核心 2026年第1期119-128,共10页
为了提高跷跷板系统在外部干扰下的平衡控制性能,提出了一种基于观测器干扰补偿的参数自适应超螺旋滑模控制算法。首先,设计了一种指数收敛干扰观测器,对系统受到的外部干扰等不确定因素进行估计和补偿;然后,针对跷跷板这类强耦合、欠... 为了提高跷跷板系统在外部干扰下的平衡控制性能,提出了一种基于观测器干扰补偿的参数自适应超螺旋滑模控制算法。首先,设计了一种指数收敛干扰观测器,对系统受到的外部干扰等不确定因素进行估计和补偿;然后,针对跷跷板这类强耦合、欠驱动系统,设计了一种基于分层滑模面的参数自适应超螺旋滑模控制算法,并引入了线性项和一种新的参数自适应律;最后,将指数收敛干扰观测器和基于分层滑模面的参数自适应超螺旋滑模控制算法相结合,提出了基于观测器干扰补偿的参数自适应超螺旋滑模控制算法,并利用类二次型李雅普诺夫函数证明了该算法下系统状态在有限时间内的收敛性。实验将所提算法与传统超螺旋滑模控制算法进行了对比。实验结果表明,所提算法在实现跷跷板系统平衡控制的同时,能够提升系统的抗干扰能力和收敛速度,且克服了人为选择参数的保守性。 展开更多
关键词 跷跷板系统 超螺旋滑模控制 指数收敛 干扰观测器 干扰补偿 参数自适应
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超大型地下综合交通枢纽多维协同设计研究
9
作者 张兴隆 《山西建筑》 2026年第3期122-128,共7页
随着超大规模城市崛起,民航、铁路、城市轨道交通、公路等交通网不断完善,旅客出行量急剧增长,吞吐量千万甚至亿级规模的航站楼拔地而起。陆侧仅靠单一的某种独立交通方式来疏解旅客显得捉襟见肘,故而以包含航空、铁路、城市轨道、公路... 随着超大规模城市崛起,民航、铁路、城市轨道交通、公路等交通网不断完善,旅客出行量急剧增长,吞吐量千万甚至亿级规模的航站楼拔地而起。陆侧仅靠单一的某种独立交通方式来疏解旅客显得捉襟见肘,故而以包含航空、铁路、城市轨道、公路等交通功能为一体的超大型综合交通枢纽进入建设机遇。将多种交通方式融入一个建筑群体内,必然形成一座极其复杂的超大规模建筑体。空间布局从单一化、扁平化演变为多样化、立体化,而在各种属性的空间融合之下陡然增加了建筑的复杂性,进而因规模超大化、地下化更加的使其空间矛盾突出。以机场陆侧交通换乘模式分析和南宁国际空港综合交通枢纽项目为例,从换乘模式、功能布局、空间设计等方面进行研究,以期寻找超大规模地下交通体的矛盾弱化方式和措施。 展开更多
关键词 综合交通枢纽 换乘模式 超大规模 地下空间矛盾 连续性 开放性
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基于改进超螺旋滑模控制的混合全桥DC-DC变换器回流功率优化
10
作者 屈博锟 马帅旗 +2 位作者 史杜璇 苏昊杰 赵佳瑶 《陕西理工大学学报(自然科学版)》 2026年第1期97-108,共12页
针对混合三电平双有源桥DC-DC变换器在扩展移相控制下回流功率大、动态响应慢、鲁棒性不强等问题,提出了一种基于改进超螺旋滑模控制与KKT条件法实现回流功率优化相结合的混合控制策略。首先,建立DAB变换器回流功率与传输功率的数学模型... 针对混合三电平双有源桥DC-DC变换器在扩展移相控制下回流功率大、动态响应慢、鲁棒性不强等问题,提出了一种基于改进超螺旋滑模控制与KKT条件法实现回流功率优化相结合的混合控制策略。首先,建立DAB变换器回流功率与传输功率的数学模型,并与负载端电容的功率表达式相结合构造DAB变换器的降阶模型;然后,通过KKT条件法将等式和不等式约束条件转换为约束函数,以回流功率作为目标函数构建拉格朗日多项式函数,求取最佳移相比组合;最后,设计改进超螺旋算法作为切换部分,并与滑模等效控制函数相结合组成改进超螺旋滑模控制器。仿真结果表明,所提控制策略可以有效减小回流功率,提高系统的动态性能。 展开更多
关键词 双有源桥DC-DC变换器 改进超螺旋滑模控制 KKT 回流功率 动态性能
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新能源船舶电网稳定控制策略研究
11
作者 殷钰 苏贞 王伟 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第3期75-80,共6页
针对新能源船舶多工况运行环境下,永磁同步推进电机因负载和输出电流突变引发船舶电网波动的问题,提出一种改进双环滑模复合控制器。首先,设计一种新型自适应趋近律,并结合改进的传统滑模面,构建出新型自适应滑模转速控制器;其次,对超... 针对新能源船舶多工况运行环境下,永磁同步推进电机因负载和输出电流突变引发船舶电网波动的问题,提出一种改进双环滑模复合控制器。首先,设计一种新型自适应趋近律,并结合改进的传统滑模面,构建出新型自适应滑模转速控制器;其次,对超螺旋滑模电流控制器进行优化,提升电流品质;最后,引入滑模负载转矩观测器,实时估算负载转矩扰动,并将其前馈补偿至电流环控制中。仿真结果表明,该复合控制器能够实现对电机的高精度控制,在不同工况下有效保障船舶电网的稳定性。 展开更多
关键词 新能源船舶 永磁同步推进电机 自适应 超螺旋滑模 电网稳定
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超大跨波形钢腹板箱梁弯扭耦合性能试验
12
作者 张皓 陈宜言 +2 位作者 叶俊宇 董桔灿 赵秋 《吉林大学学报(工学版)》 北大核心 2026年第1期209-218,共10页
本文设计并开展了3根超大跨波形钢腹板组合箱梁弯扭耦合试验,得到了试验梁的破坏模式、扭矩-扭率曲线、弯矩-位移曲线以及应变分布规律等。然后,基于已验证有限元法进行参数化分析,根据超大跨波形钢腹板组合箱梁的破坏模式,提出了弯扭... 本文设计并开展了3根超大跨波形钢腹板组合箱梁弯扭耦合试验,得到了试验梁的破坏模式、扭矩-扭率曲线、弯矩-位移曲线以及应变分布规律等。然后,基于已验证有限元法进行参数化分析,根据超大跨波形钢腹板组合箱梁的破坏模式,提出了弯扭耦合关系曲线以及简化承载力计算方法。结果表明:在弯扭耦合作用下组合箱梁的破坏形式可分为弯型破坏和扭型破坏,分别以混凝土顶板被压碎和混凝土底板剥落为标志;弯型破坏时腹板的整体屈曲现象主要集中在弯剪扭段,而扭转破坏时腹板的整体屈曲现象主要集中在弯扭段;在一定范围内,弯矩的存在使组合箱梁的抗扭强度得到加强;建立的弯扭耦合关系曲线和简化承载力计算方法均具有较高精度,最大误差不超过6%。 展开更多
关键词 桥梁与隧道工程 超大跨 波形钢腹板 破坏模式 弯扭耦合关系曲线 简化承载力计算方法
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扩张状态观测器下平滑超扭滑模控制动态电压恢复器
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作者 郭成 王林玲 +2 位作者 何觅 杨宣铭 代剑波 《电力系统及其自动化学报》 北大核心 2026年第1期14-22,共9页
动态电压恢复器能够实时补偿设备安装点的电压暂降,其性能取决于控制策略的优劣。针对传统滑模控制中滑模面难以确定导致的抖振问题,提出了一种基于扩张状态观测器的优化平滑超扭转滑模控制策略。首先,建立动态电压恢复器数学模型并推... 动态电压恢复器能够实时补偿设备安装点的电压暂降,其性能取决于控制策略的优劣。针对传统滑模控制中滑模面难以确定导致的抖振问题,提出了一种基于扩张状态观测器的优化平滑超扭转滑模控制策略。首先,建立动态电压恢复器数学模型并推导其状态方程;其次,将平滑超扭转算法应用于滑模控制,通过控制输入的平滑化处理减少频繁切换,消除抖振现象,提升系统稳定性;最后,引入扩张状态观测器实时观测与补偿系统扰动,从而增强系统的自适应能力和抗干扰性能。实验与仿真验证结果表明,所提控制策略有效改善了动态电压恢复器的抖振现象,显著提高了系统稳定性和抗干扰能力,并且在不同电压暂降深度下变化平稳,充分体现了其在补偿精度、稳定性和适应性方面的显著优势。 展开更多
关键词 电压暂降 动态电压恢复器 平滑超扭转滑模控制 扩张状态观测器
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基于改进超螺旋滑模的架桥机定位防摆控制器设计与优化
14
作者 王刚锋 王万汀 +3 位作者 张济 茜小兵 索雪峰 王迪 《控制与决策》 北大核心 2026年第2期421-431,共11页
为提高某型65 m跨度架桥机起重天车的定位精度并抑制钢箱梁摆动,设计一种改进超螺旋滑模控制器并对其增益参数进行寻优.首先,基于吊装系统的完整约束求解出变量间的隐函数关系,利用第二类拉格朗日方程建立系统动力学模型.然后,引入双曲... 为提高某型65 m跨度架桥机起重天车的定位精度并抑制钢箱梁摆动,设计一种改进超螺旋滑模控制器并对其增益参数进行寻优.首先,基于吊装系统的完整约束求解出变量间的隐函数关系,利用第二类拉格朗日方程建立系统动力学模型.然后,引入双曲正切函数从而改善超螺旋滑模控制中的抖振现象,并基于Lyapunov理论证明系统的稳定性.接着,通过与传统控制策略的对比分析,验证所设计控制器的优越性.最后,采用改进灰狼优化算法整定控制器参数.结果表明,所提的改进超螺旋滑模控制器削弱了系统控制力的抖振,并在起重天车的定位精度和抑制系统残余振荡方面展现出明显优势.经改进灰狼算法优化后,起重天车位移响应更为精确,系统摆角与控制力峰值均进一步减小,具有良好的工程应用潜力. 展开更多
关键词 架桥机 吊装系统 防摆控制 改进超螺旋滑模 控制器参数寻优 优化算法
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基于IAST-SMO的无刷直流电机无位置传感器控制
15
作者 魏燕玲 《机械工程与自动化》 2026年第1期187-189,共3页
针对无刷直流电机传统SMO存在的转速跟踪性能差及抖振问题,设计了一种改进的自适应超螺旋滑模观测器。首先,在超螺旋滑模算法的基础上引入一种新的滑模增益自适应律,可实时跟随状态变量自适应调节参数;其次,将不连续切换函数用双曲正切... 针对无刷直流电机传统SMO存在的转速跟踪性能差及抖振问题,设计了一种改进的自适应超螺旋滑模观测器。首先,在超螺旋滑模算法的基础上引入一种新的滑模增益自适应律,可实时跟随状态变量自适应调节参数;其次,将不连续切换函数用双曲正切函数代替,提高IAST-SMO的速度和位置估计精度;最后,基于Lyapunov函数证明所设计IAST-SMO的稳定性。仿真结果表明:IAST-SMO能较好地适应宽速域工况,具有更好的转速跟踪性能,并能有效抑制滑模抖振。 展开更多
关键词 无刷直流电机 超螺旋滑模观测器 自适应 双曲正切函数
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基于时延估计的陶瓷取坯机械手动态分数阶非奇异终端滑模控制
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作者 朱永红 陈羽凡 +1 位作者 金光浪 高路 《机床与液压》 北大核心 2026年第3期140-148,共9页
针对存在参数不确定及外界扰动的陶瓷取坯机械手轨迹跟踪控制问题,提出一种基于时延估计的自适应超螺旋动态分数阶滑模和高阶扰动观测器补偿时延估计误差的鲁棒控制方法。引入时延估计策略建立二自由度陶瓷取坯机械手的局部动力学模型,... 针对存在参数不确定及外界扰动的陶瓷取坯机械手轨迹跟踪控制问题,提出一种基于时延估计的自适应超螺旋动态分数阶滑模和高阶扰动观测器补偿时延估计误差的鲁棒控制方法。引入时延估计策略建立二自由度陶瓷取坯机械手的局部动力学模型,构建具有动态调节的分数阶非奇异终端滑模面,设计具有自适应增益的超螺旋趋近律代替传统超螺旋趋近律,对上界未知扰动具有鲁棒性。采用高阶扰动观测器补偿系统模型所受的可见扰动。最后,证明所设计控制器可保证所讨论的系统稳定。仿真结果表明:相较于非奇异终端滑模控制器与分数阶非奇异终端滑模控制器,所提控制器使机械臂关节1位置跟踪的平均绝对误差分别降低70.7%、59.1%,关节2的平均绝对误差分别降低54.4%、46.6%;高阶扰动观测器能快速准确地估计并补偿系统不确定项,使跟踪误差进一步降低(关节1和关节2分别降低19.4%和5.2%);自适应超螺旋算法在不同未知扰动下均表现出良好的控制精度和较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 陶瓷取坯机械手 滑模控制 时延估计 超螺旋趋近律 参数自适应
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采用超螺旋滑模观测器的并网逆变器开路故障诊断 被引量:2
17
作者 韩素敏 高静利 +1 位作者 赵国帅 贾焦心 《电力系统及其自动化学报》 北大核心 2025年第3期120-128,共9页
针对并网逆变器开关管单管和双管开路故障,提出一种采用超螺旋滑模观测器的故障诊断方法。首先,引入超螺旋算法设计滑模观测器,通过将滑模控制中的高频切换信号转换为分数次幂和积分项的组合,并将其中的符号函数替换为双曲函数,用来抑... 针对并网逆变器开关管单管和双管开路故障,提出一种采用超螺旋滑模观测器的故障诊断方法。首先,引入超螺旋算法设计滑模观测器,通过将滑模控制中的高频切换信号转换为分数次幂和积分项的组合,并将其中的符号函数替换为双曲函数,用来抑制抖振现象和提高收敛速度,从而实现三相电流的快速精确估计;其次,提出正态差异电流法的故障检测方法,以实际电流和估计电流的概率密度函数差为依据,并结合自适应阈值进行故障检测,可有效避免并网波动造成的误检;最后,利用健康运行状态下三相电流的相位信息构造故障定位变量,与故障检测相结合实现开路故障快速有效地诊断。实验结果表明,面对多种波动情况,所提方法能够准确有效地诊断出21种故障类型,最小诊断时长仅为19%电流周期。 展开更多
关键词 并网逆变器 开路故障 超螺旋滑模观测器 概率密度函数 自适应阈值
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基于超螺旋滑模控制的永磁同步电机磁场定向控制研究 被引量:2
18
作者 李耀华 王自臣 +3 位作者 何雨勰 曲含章 王禹涵 王钦政 《电机与控制应用》 2025年第5期527-539,共13页
【目的】传统永磁同步电机(PMSM)磁场定向控制(FOC)系统的转速环和定子dq轴电流环通常采用比例积分(PI)控制,导致转速超调量较大。采用滑模控制(SMC)可减小超调量,但仍存在动态响应较慢,电流脉动较大的问题。【方法】针对此问题,本文采... 【目的】传统永磁同步电机(PMSM)磁场定向控制(FOC)系统的转速环和定子dq轴电流环通常采用比例积分(PI)控制,导致转速超调量较大。采用滑模控制(SMC)可减小超调量,但仍存在动态响应较慢,电流脉动较大的问题。【方法】针对此问题,本文采用超螺旋滑模控制(STSMC)来调节转速外环和定子dq轴电流内环,以提升响应速度,抑制转速脉动和电流脉动,从而提升系统的动态性能和稳态性能。进一步地,为提升系统在外界负载扰动下的鲁棒性,设计扩张状态观测器(ESO)观测扰动,将负载扩张为新的状态量,在负载转矩突变时通过前馈补偿减少转速恢复时间和转速跌落,从而提升系统鲁棒性。【结果】仿真结果表明,在1000 r/min基准转速、10 N·m阶跃负载工况下,相较于转速SMC,STSMC的转速调节时间减少86.25%,转速脉动均方根误差(RMSE)减小95.35%,d轴电流脉动RMSE减小45.44%,q轴电流脉动RMSE减小34.31%;相较于转速SMC,基于ESO的STSMC(STSMC-ESO)的转速调节时间减少86.25%,转速脉动RMSE减小95.70%,d轴电流脉动RMSE减小45.61%,q轴电流脉动RMSE减小37.02%;存在外界负载扰动时,相较于STSMC,STSMC-ESO的转速跌落减少21.81%,转速恢复时间减少90%。【结论】STSMC-ESO策略可有效降低转速超调量,提升系统动态响应速度,同时削减系统抖振,大幅降低转速和电流脉动,改善系统的稳态性能,当受到外界负载扰动后,转速能快速恢复并保持相对稳定。 展开更多
关键词 永磁同步电机 磁场定向控制 滑模控制 超螺旋滑模控制 扩张状态观测器
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基于平坦理论的耦合SIDO Buck变换器改进自抗扰解耦控制 被引量:1
19
作者 皇金锋 章乾 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第1期142-155,共14页
为了解决耦合单电感双输出(CI-SIDO)Buck变换器输出支路间存在交叉影响和系统瞬态响应慢的问题,提出一种基于平坦理论的改进自抗扰解耦控制策略。首先,基于平坦理论将CI-SIDO Buck变换器构建为两个耦合的平坦子系统。其次,内环基于平坦... 为了解决耦合单电感双输出(CI-SIDO)Buck变换器输出支路间存在交叉影响和系统瞬态响应慢的问题,提出一种基于平坦理论的改进自抗扰解耦控制策略。首先,基于平坦理论将CI-SIDO Buck变换器构建为两个耦合的平坦子系统。其次,内环基于平坦模型设计改进型自抗扰控制对系统进行解耦,采用可抑制“微分峰值”现象和含有扰动微分项的增阶变增益扩张状态观测器(IVG-ESO)和超螺旋滑模反馈控制律对内环耦合项以及未建模扰动和不确定扰动进行观测和补偿,以此实现内环的解耦;外环基于平坦模型设计微分平坦控制,采用增阶变增益扩张状态观测器对输出电压和负载电流进行估计,并结合微分平坦控制对外环进行控制。最后,搭建了实验平台对所提控制策略进行了实验验证。实验结果表明,该控制有效抑制了支路间的交叉影响,并提高了系统的响应速度。 展开更多
关键词 耦合单电感双输出 微分平坦系统 超螺旋滑模控制 改进自抗扰控制 解耦控制
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基于超螺旋扩张状态观测器的耦合单电感双输出Buck变换器串级滑模解耦控制 被引量:2
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作者 皇金锋 章乾 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第5期592-604,共13页
针对耦合单电感双输出(CI-SIDO)降压式(Buck)变换器输出支路间的耦合效应导致交叉影响进而影响系统动态性能的问题,提出基于超螺旋扩张状态观测器(ST-ESO)的串级滑模解耦控制策略.首先,建立CI-SIDO Buck变换器的状态空间平均模型,再通... 针对耦合单电感双输出(CI-SIDO)降压式(Buck)变换器输出支路间的耦合效应导致交叉影响进而影响系统动态性能的问题,提出基于超螺旋扩张状态观测器(ST-ESO)的串级滑模解耦控制策略.首先,建立CI-SIDO Buck变换器的状态空间平均模型,再通过具有快速收敛性质的ST-ESO观测估计变换器内外环中的耦合项、内部扰动和未建模部分,并将其视为内外环中的总扰动.其次,结合超螺旋滑模控制器对内外环中总扰动进行补偿,实现系统的解耦,保证系统的鲁棒性和输出电压的稳定.然后,根据Lyapunov理论对ST-ESO和超螺旋滑模控制器进行稳定性分析,理论验证了控制策略的可行性.最后,利用实验平台对所提控制策略进行验证.结果表明所提控制策略实现了系统解耦,抑制了交叉影响并提高了系统的动态性能. 展开更多
关键词 耦合单电感双输出 BUCK变换器 超螺旋扩张状态观测器 超螺旋滑模控制器 解耦控制
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