非奇异终端滑模
PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制
PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制随着现代电力电子技术的不断发展，永磁同步电动机（PMSM）的应用越来越广泛，特别是在高效、节能、环保等方面表现出了其独有的优势。
然而，PMSM的控制却面临着一些挑战，例如零点位置检测精度、参数变化等问题。
因此，设计一种高精度、鲁棒性强的控制方法对于PMSM的实际应用具有重要意义。
目前，PMSM的控制方法主要有矢量控制、直接转矩控制、预测控制等。
其中，滑模控制因其具有快速响应、强鲁棒性等优点，成为了PMSM控制中常用的一种方法。
然而，传统的滑模控制存在着震荡大、噪声大等缺陷。
为此，研究人员提出了基于双闭环思想的平滑非奇异终端滑模控制方法，可以克服传统滑模控制的缺陷，使得PMSM控制更加优秀。
该方法的核心思想是将传统滑模控制中的一个环节再加入一个闭环控制，形成双闭环结构。
具体来说，首先利用矢量控制方法计算电磁转矩指令量，然后通过内环电流控制，控制电流与指令电流的误差，从而控制电机的转矩输出。
同时，外环滑模控制用于控制电机的角度，保证电机滑模变量逐渐趋近于零，实现了无震荡的控制效果。
最终，设计了平滑非奇异终端滑模控制器，该控制器不仅实现了控制效果高精度、鲁棒性强，而且对于外界干扰的鲁棒性也得到了很好的保证。
仿真实验结果表明，该方法能够满足PMSM高精度控制的要求，达到了较好的控制效果。
与此同时，该控制方法对PMSM的参数变化、负载扰动、电网电压变化等各种复杂工况都具有较强的鲁棒性和稳定性。
总之，PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法具有优秀的控制性能和鲁棒性，可以推广到PMSM的应用中，为实际工程提供了一种有效的控制方案。
PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制
PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制
PMSM，即永磁同步电机，是一种具有高效、高功率密度和高控制精度的电机，广泛应用于工业控制和汽车电动化领域。
在PMSM控制中，双闭环控制是常用的控制策略之一，通过分别控制电流环和速度环，可以实现对PMSM的精确控制。
传统的双闭环控制策略存在一些问题，如相位差误差、实时性差等。
为了克服这些问题，可以采用平滑非奇异终端滑模控制（SMC）算法来优化PMSM的控制性能。
平滑非奇异终端滑模控制是一种具有强鲁棒性和高精度的控制算法。
它通过引入滑模面来消除系统非线性和外界干扰，从而使系统具有优异的鲁棒性。
在PMSM控制中，平滑非奇异终端滑模控制可以应用于速度环和电流环，实现对PMSM的精准控制。
在速度环中，平滑非奇异终端滑模控制通过引入速度滑模面来消除速度误差，并结合速度观测器来实时估计速度。
通过调整滑模面和控制参数，可以使系统快速、稳定地跟踪给定速度。
整个控制过程中，平滑非奇异终端滑模控制能够实时调整滑模面和控制参数，以适应系统的变化和外界干扰。
该控制策略还具有较低的计算复杂度和较小的控制误差，能够提高PMSM的控制精度和动态响应性能。
非奇异终端滑模详解
s (t ) x1 x2 0 ，其中， 0 。
（3）等效控制律为 u (t ) ueq (t ) un (t ) ，其中， ueq 为等效控制项， un 为非线性控制项。 （4）下面详细给出控制律的设计过程 ①当系统处于滑动状态时，暂且不考虑系统的参数摄动和外部扰动（ d (t ) 0 ）
n
⑤令非线性控制项 un (t ) [ F ( x, t ) D(t ) ]sgn( s ) 控制增益为η>0 通常用符号函数 sgn(.)实现切换控制作用，且符号函数具有如下重要性质
1, s 0 sgn( s ) 1, s 0
s sgn( s ) s
则当滑模 s≠0 ，V(t)的一阶导数
ˆ ( x, t ) ②从而得到等效控制项为 ueq f
q
p
(2 p / q ) x2
③为满足滑模到达条件，考虑系统的参数摄动和外部扰动，选取 Lyapunov 函数
V (t ) 0.5s 2 (t )
④考虑系统的参数摄动和外部扰动,对 V(t)求时间的一阶导数
p ( p / q 1) (t ) s (t ) s (t ) s ( x2 2 ) V x x q 2 p ( p / q 1) s ( x2 ( f ( x, t ) ueq (t ) un (t ) d (t ))) x q 2 p ( p / q 1) q (1 p / q ) p ( p / q 1) s( ( f ( x, t ) ueq (t ) un (t ) d (t ))) x2 x2 x2 x q q 2 p q (2 p / q ) p ( p / q 1) s ( f ( x, t ) ueq (t ) un (t ) d (t ) ) x2 x2 q p p ( p / q 1) ˆ ( x, t ) q x (2 p / q ) u (t ) d (t ) q x (2 p / q ) ) ( f ( x, t ) f s x2 n 2 q p 2 p p ( p / q 1) ˆ ( x, t ) u (t ) d (t )) ( f ( x, t ) f s x n q 2
全阶无抖振非奇异终端滑模控制方法
全阶无抖振非奇异终端滑模控制方法全阶无抖振非奇异终端滑模控制方法是一种高精度控制方法。
该方法主要应用于控制系统中终端状态的控制，可以用于机器人、飞行器等多种控制场景。
下面，我们将分步骤阐述全阶无抖振非奇异终端滑模控制方法的实现过程：第一步：建立系统模型在进行控制之前，首先需要建立控制系统的数学模型。
这个模型可以用微分方程或差分方程来表示。
对于一个机器人，其运动可以由运动学方程来描述，而运动学方程可以转化为微分方程或者差分方程的形式。
建立系统模型是全阶无抖振非奇异终端滑模控制的第一步。
第二步：设计终端滑模面终端滑模面是全阶无抖振非奇异终端滑模控制中的核心部分。
它是一个用来控制终端状态的函数表达式，通过终端滑模面可以实现对控制系统输出的高精度控制。
在设计终端滑模面时，需要根据具体的控制需要，选择合适的滑模面函数，使其能够满足控制要求。
第三步：设计控制律设计好终端滑模面之后，就可以根据终端滑模面来设计全阶无抖振非奇异终端滑模控制律。
该控制律中包括了滑模面的导数，以及额外的项，这些项可以用来消除控制系统中的抖振现象。
通过对控制律的研究，可以优化控制系统，提高控制精度。
第四步：系统仿真与实验验证在设计好全阶无抖振非奇异终端滑模控制律之后，需要进行系统仿真和实验验证。
通过系统仿真，可以验证设计的控制律是否能够满足控制要求，找出其中的不足之处并进行调整。
在实验验证过程中，需要采集实际控制系统的数据，并与仿真结果进行对比，以确定系统的控制精度和抗干扰性能。
综上所述，全阶无抖振非奇异终端滑模控制方法是一种高精度控制方法，其实现过程包括建立系统模型、设计终端滑模面、设计控制律以及系统仿真与实验验证。
只有经过系统的研究和实践验证，才能确保该方法在实际控制中的应用效果。
PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制
PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制
随着工业化的加速和现代化的发展，电力电子技术日趋成熟，电机驱动技术也逐步进步，永磁同步电机（PMSM）得到广泛应用。
针对PMSM的控制，传统的PID控制器的响应速度较慢，容易产生振荡和抖动，反应不够灵敏。
为此，提出了一种PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法，以提高PMSM性能。
该控制方法结合了两位控制方法，其中一位滑模控制方法用于解决瞬时扰动对系统的干扰，起到快速响应的作用，另一位控制方法则采用传统的PI控制，用于解决系统存在的稳态误差，起到系统的稳定作用。
整个控制方法分为两个环节：电流控制环和速度控制环。
在电流控制环中，当系统存在扰动时，滑模控制器可以快速响应并抵消扰动。
传统的PI控制器主要负责电流控制环的稳定，避免可能出现的低频振荡现象。
在速度控制环中，系统采用了非奇异终端滑模变量来确保系统速度的平滑，同时也增强了系统的动态性。
非奇异终端滑模控制器利用PMSM传感器提供的信息实时计算变量，进而调节控制量，使PMSM运行平稳、快速。
为了验证该控制方法的有效性，使用MATLAB仿真软件进行模拟实验，结果表明，PMSM 双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法相较于传统的PID控制方法，具有更快的响应速度，更稳定的控制效果和更小的误差。
总之，该控制方法具有较好的控制性能，可以实现对PMSM的良好控制，对提高系统的响应速度、稳定性和动态性有很好的促进作用。
PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制
PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制随着电力电子技术和数字控制技术的不断发展和应用，交流电机在工业领域中越来越广泛地应用于高效、低噪、高精度、高速、高可靠性的驱动系统中，其中永磁同步电机（PMSM）因其高性能、高效率、高功率因数、无污染等优点，成为交流电机中的一种重要类型。
在PMSM的调速控制中，传统的控制方法包括矢量控制和直接转矩控制。
但是，这些方法存在问题，如调节精度低，系统响应时间长、稳态误差大等等。
因此，近年来，研究人员开始着重探讨新的控制策略以提高调节精度和增强系统鲁棒性。
终端滑模控制（TSMC）是一种有效的非线性控制方法，可以大大提高系统的控制精度和鲁棒性，被广泛应用于各种电机调速控制系统。
在过去的研究中，使用TSMC来控制PMSM的性能得到了很大的提升，但一些问题，如大尺寸转矩、控制器抖动等，仍然存在。
因此，近年来，一些研究人员建议将平滑技术引入终端滑模控制中，以解决这些问题。
本文提出了一种PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法，该方法包含一个内环和一个外环。
内环使用PI控制器，对机械转角进行控制。
外环采用TSMC和平滑算法，并控制电流和速度，以进一步提高控制精度和系统的鲁棒性。
平滑算法不仅可以在控制器输出的电流或速度中降低高频振荡的幅度，还可以有效减小摩擦力矩和非线性因素的影响，从而提高控制精度。
模拟实验结果表明，所提出的方法能够控制PMSM的转速和转矩，并且具有良好的控制性能。
与传统的TSMC方法相比，所提出的方法在响应速度、稳态误差和抗扰性方面都有很大的改善。
相信该方法能够为PMSM的控制提供有效的参考。
综上所述，PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法在提高控制精度和系统鲁棒性方面具有一定优势，可以为PMSM的控制提供一个有效的方案。
在未来的研究中，我们将进一步完善该方法并进行实际应用，以验证其效果和可行性。
一种新型非奇异快速终端滑模控制算法
一种新型非奇异快速终端滑模控制算法
龚事引
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2024(58)3
【摘要】此处提出了一种新型的非奇异快速终端滑模控制(NFTSMC)算法,可以用于解决失磁故障下的永磁同步电机(PMSM)控制问题。
该算法采用了一种新型滑模趋近律,能够有效减小滑模抖振,并提高状态响应速度。
同时,利用扩张状态观测器(ESO)对磁链进行估计,提高了控制精度。
首先建立了PMSM失磁故障数学模型,然后设计了转速环的NFTSM控制器。
最后,通过仿真和实验验证了该算法相比于PI 控制和传统滑模控制(CSMC)算法的优越性和有效性。
【总页数】5页(P27-30)
【作者】龚事引
【作者单位】湖南铁路科技职业技术学院;湖南省高铁运行安全保障工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TM341
【相关文献】
1.一种快速收敛的固定时间非奇异终端滑模控制方法
2.基于WNN的全弹性空间机器人自适应非奇异快速终端滑模控制算法
3.随动系统的新型非奇异快速终端滑
模控制4.基于扰动观测器和新型非奇异快速终端的PMSM滑模控制5.基于新型滑模观测器和非奇异快速终端滑模的永磁同步电机控制
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制
PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制
PMSM是一种永磁同步电机，由于其具有高效率、高功率因数和高扭矩密度等优点，广泛应用于各个领域。
由于电机非线性和负载扰动等因素的影响，传统的电机控制方法往往
难以满足控制要求。
为了解决这个问题，研究人员提出了一种PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法。
该方法在传统的滑模控制方法的基础上引入了平滑非奇异函数，利用其优越的收敛速度和
性能来提高电机系统的控制精度和稳定性。
具体来说，该方法包含两个闭环控制环节：外环和内环。
外环以电机转速误差为输入，利用平滑非奇异函数计算控制器的输出，并通过电流控制器将输出转化为电流指令。
内环
以电流误差为输入，利用PI调节器计算电压指令，并通过PWM控制器将电压指令转化为PWM信号。
整个控制过程实现了电机电流和转速的闭环控制。
该控制方法的主要优点是具有较快的响应速度和较高的控制精度。
由于引入了平滑非
奇异函数，控制器的输出具有较小的抖动，从而减小了电机系统的振荡和稳定性问题。
该
方法还具有较强的鲁棒性，可以有效应对电机参数变化和负载扰动等不确定性因素。
该方法也存在一些问题和挑战。
由于平滑非奇异函数的引入，控制器的设计和调节相
对较为复杂，需要进行大量的计算和优化。
控制器的参数也需要精确调节，否则可能导致
系统性能下降或者不稳定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
非奇异终端滑模控制（读书笔记）王蒙1、非奇异终端滑模控制特点非奇异终端滑模控制是近年来出现的一种新型滑模控制方法，它通过有目 的地改变切换函数，直接从滑模设计方面解决了现有终端滑模控制存在的奇异 性问题，实现了系统的全局非奇异控制；同时它又继承了终端滑模的有限时间 收敛特性，与传统的线性滑模控制相比，可令控制系统有限时间内收敛到期望 轨迹，且具有较高的稳态精度，特别适用于高速、高精度控制。
2、线性滑模控制方法（1）这对不确定二阶非线性系统122(,)()()x x x f x t u t d t =⎧⎨=++⎩ 其中，12()[(),()];(,)x t x t x t f x t =为未知函数，表示系统内部扰动，假设其估计值为12ˆ(,)f x t x =，且满足21ˆ(,)(,)(,)0.1f x t f x t F x t x -≤=；()0.1sin()d t t =表示系统外部扰动，且假设()0.1d t D ≤=；系统初始状态120.3,0.5x x ==。
（2）线性滑模通常设计为系统状态的线性组合12()0s t x x β=+=，其中，0β>。
（3）等效控制律为()()()eq n u t u t u t =+，其中，eq u 为等效控制项，n u 为非线性控制项。
（4）下面详细给出控制律的设计过程①当系统处于滑动状态时，暂且不考虑系统的参数摄动和外部扰动（()0d t =） 由等效控制原理，如果达到理想的滑动模态，则()0s =x ，即()0s xs x t∂∂=⋅=∂∂x 对滑模s 求时间的一阶导数12222ˆ((,)())0eqs x x x x x f x t u t βββ=+=+=++= ②从而得到等效控制项为21ˆ(,)eq u x fx t β=--③为满足滑模到达条件，考虑系统的参数摄动和外部扰动，选取 Lyapunov 函数2()0.5()V t s t =④考虑系统的参数摄动和外部扰动,对 V(t)求时间的一阶导数22222()()()[((,)()()())][(,)()()())][(,)()()())]ˆ[(,)((,))()())]ˆ[(,)(,)()()]eq n eq n eq n nnV t s t s t s x f x t u t u t d t s x f x t u t u t d t s x f x t u t u t d t s x f x t x f x t u t d t s f x t fx t u t d t ββββββββββββββ==++++=++++=++++=++--++=-++⑤令非线性控制项()[(,)()]sgn()n u t F x t D t s η=-++ 控制增益为η>0通常用符号函数sgn(.)实现切换控制作用，且符号函数具有如下重要性质1,0sgn()1,0s s s >⎧=⎨-<⎩ sgn()s s s =则当滑模 s ≠0 ，V(t)的一阶导数ˆ()[(,)(,)()()]ˆ[(,)(,)()()]ˆ[(,)(,)((,)())sgn()()]ˆ((,)(,))(,)sgn()()sgn()()sgn()ˆ((,)(,))(,nnV t s f x t f x t u t d t s f x t fx t u t d t s f x t fx t F x t D t s d t s f x t f x t s F x t s s D t s d t s s s f x t fx t s F x t βββηββββηββ=-++=-++=--+++=---+-=--)()()sgn()sgn()0s D t s d t s s s s s βββηβηηβ-+-≤-=-<满足滑模到达条件。
3、终端滑模控制方法 （1）终端滑模控制优点在传统线性滑模控制中，系统状态到达滑模面后，按指数规律渐近趋近于 原点，虽然收敛速度可以通过参数进行调节，但其稳态误差无法在有限时间内 收敛为零的缺点限制了其应用。
1988 年 Zak 提出了终端滑模，采用非线性滑模 取代传统线性滑模，使得系统状态收敛到平衡点是有限时间的，而不是渐近的。
（2）终端滑模通常由如下一阶动态方程描述1/2()q ps t x x β=+β >0，p ，q 是奇数，且 p>q>0。
（3）等效控制律为()()()eq n u t u t u t =+，其中，eq u 为等效控制项，n u 为非线性控制项。
（4）下面详细给出控制律的设计过程①当系统处于滑动状态时，暂且不考虑系统的参数摄动和外部扰动（()0d t =） 由等效控制原理，如果达到理想的滑动模态，则()0s =x ，即()0s xs x t∂∂=⋅=∂∂x 对滑模s 求时间的一阶导数111(/1)(/1)2122(/1)2ˆ(,)()0q p q p q p eq q q s x x x x x x p pq f x t u t x x p βββ---=+=+=++=②从而得到等效控制项为1(/1)2ˆ(,)q p eq q u fx t x x pβ-=-- ③为满足滑模到达条件，考虑系统的参数摄动和外部扰动，选取 Lyapunov 函数2()0.5()V t s t =④对 V(t)求时间的一阶导数11111(/1)22(/1)2(/1)2(/1)(/1)22()()()()((,)()())((,)()()())ˆ((,)(,)()())ˆ((,)(,)()(q p q p q p eq n q p q p n nq V t s t s t s x x x p qs f x t u t d t x x pqs f x t u t u t d t x x pq qs f x t f x t x x u t d t x x p ps f x t f x t u t d βββββ-----==+=+++=++++=--+++=-++))t⑤令非线性控制项()[(,)()]sgn()n u t F x t D t s η=-++ 控制增益为η>0通常用符号函数sgn(.)实现切换控制作用，且符号函数具有如下重要性质1,0sgn()1,0s s s >⎧=⎨-<⎩sgn()s s s =则当滑模 s ≠0 ，V(t)的一阶导数ˆ()((,)(,)()())ˆ((,)(,)((,)())sgn()())ˆ((,)(,))(,)sgn()()sgn()()sgn()ˆ((,)(,))(,)()()sgn()sgn()nV t s f x t f x t u t d t s f x t fx t F x t D t s d t s f x t fx t sF x t s sD t s sd t s s s f x t f x t F x t s sd t D t s s s s s sηηηηη=-++=--+++=---+-=--+--≤-=- 满足滑模到达条件。
（5）终端滑模的收敛特性系统从任意初始状态到达滑模面的时间r t 为(0)r s t η≤系统沿滑模面到达原点的时间s t 为()/1()()p q p s s pt x t p q β-=-终端滑模控制器可使得系统从任意初始状态有限时间()r s t t +内收敛到原点。
（6）终端滑模控制奇异性问题现有的终端滑模控制器的设计方法存在控制奇异问题，即当系统处于状态空间的某个特定子空间时，终端滑模控制器的输出信号可能出现无穷大情况。
例如，在终端滑模控制策略1(/1)2ˆ(,)q p eq q u f x t x x p β-=--中，因为p>q ，所以(q-p)/p<0，在状态空间x1=0，x2≠0区域，等效控制无穷大，这是物理不可实现的。
4、非奇异终端滑模的控制方法（1）对于终端滑模的控制奇异性问题，现有的一种解决方法是在终端滑模和线 性滑模之间进行切换，或者令系统轨迹运动到一个预先指定的保证终端滑模控 制非奇异的区域，然而这些方法都是间接的。
冯勇等人提出一种非奇异 终端滑模控制方法，可直接从滑模设计方面解决上述问题。
（2）非奇异终端滑模通常可描述为2/11()p q s t x x β=+ 其中，β>0，p ，q 为奇数，且1<p/q<2。
（3）等效控制律为()()()eq n u t u t u t =+，其中，eq u 为等效控制项，n u 为非线性控制项。
（4）下面详细给出控制律的设计过程①当系统处于滑动状态时，暂且不考虑系统的参数摄动和外部扰动（()0d t =）， 由等效控制原理，如果达到理想的滑动模态，则()0s =x ，即()0s xs x t∂∂=⋅=∂∂x 对滑模s 求时间的一阶导数(/1)(/1)122222(/1)22(/1)(1/)(/1)2222(/1)(1/)222(/1)2ˆ((,)())ˆ((,)())ˆ((,)())ˆ((,)(p q p q p q eq p q p q p q eq p q p q eq p q eq p p s x x x x x x q q p x x f x t u t qp q p x x x x f x t u t q p q p q x f x t u t x x q p p x f x t u t q βββββββββ---------=+=+=++=++=++=+(2/)2))0p q q x p β-+= ②从而得到等效控制项为2(2/)ˆ(,)p q eq qu fx t x pβ-=--③为满足滑模到达条件，考虑系统的参数摄动和外部扰动，选取 Lyapunov 函数2()0.5()V t s t =④考虑系统的参数摄动和外部扰动,对 V(t)求时间的一阶导数(/1)222(/1)22(/1)(1/)(/1)2222(/1)(222()()()()(((,)()()()))(((,)()()()))((,)()()()p q p q eq n p q p q p q eq n p q p eq n p V t s t s t s x x x q p s x x f x t u t u t d t q p q p s x x x x f x t u t u t d t q p q p q s x f x t u t u t d t x q p βββββββ-------==+=++++=++++=++++2/)(/1)(2/)(2/)22(/1)2)ˆ((,)(,)()())ˆ((,)(,)()())q p q p q p q n p q n p q q s x f x t f x t x u t d t x q p p p s x f x t f x t u t d t qββββ----=--+++=-++⑤令非线性控制项()[(,)()]sgn()n u t F x t D t s η=-++ 控制增益为η>0通常用符号函数sgn(.)实现切换控制作用，且符号函数具有如下重要性质1,0sgn()1,0s s s >⎧=⎨-<⎩ sgn()s s s =则当滑模 s ≠0 ，V(t)的一阶导数(/1)2(/1)2(/1)2(/2ˆ()((,)(,)[(,)()]sgn()())ˆ(((,)(,))(,)sgn()()()sgn()sgn())ˆ(((,)(,))(,)()())p q p q p q p q p V t s x f x t fx t F x t D t s d t qp x s f x t fx t sF x t s d t sD t s s s q p x s f x t fx t s F x t sd t s D t s q p x q ηβηβηββ---=--+++=--+--=--+--≤-1)sη-当滑模 s ≠0 时，由于 p 、q 为奇数且 1<p/q<2，因此满足2/10p q x -≥ ，故0V ≤。