鲁棒递归神经网络变结构控制同步电动机伺服系统
第２５卷第１期 ２０１１年１月 湖南工业大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．２５ ＮＯ．１ Ｊａｎ．２Ｏｌｌ
鲁棒递归神经网络变结构控制同步电动机伺服系统
陈兴国，李圣清
（湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲４１２００８）
摘 要：针对裹包机驱动系统控制精度较差的问题，提出采用鲁棒递归神经网络变结构控制线性同步电动
机伺服控制系统。仿真结果表明，该控制系统提高了裹包机驱动系统的控制精度。
关键词：同步电动机；自适应控制算法；裹包机；神经网络
中图分类号：ＴＰ１３；ＴＢ４８６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－９８３３（２０１ １）０１－－００８８－０５
ｅ Ｖａｒｉａｂｌｅ—Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｒｏｂｕｓｔ Ｒｅｃｕｒｒｅｎｔ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｎ
Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｒ Ｍｏｔｏｒ Ｓｅｒｖｏ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｃｈｅｎ Ｘｉｎｇｇｕｏ，Ｌｉ Ｓｈｅｎｇｑｉｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｕｚｈｏｕ Ｈｕｎａｎ ４１２００８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｗｒａｐｐｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ｌｉｎｅａｒ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ
ｓｅｒｖｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ｒｏｂｕｓｔ ｒｅｃｕｒｒｅｎｔ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏ１．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ
ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｒａｐｐｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ；ａｄａｐｔｉｖｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ；ｗｒａｐｐｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ；ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ
接缝式裹包机中的信号控制凸轮自动定位差动器
的３个锥齿轮差动器，都具有结构简单紧凑、传动比
准确、传动效率高、适用性强等优点，在裹包机中获
得广泛的应用…。这些锥齿轮差动器，由于控制方法
复杂，控制装置庞大，因此较易出现故障，控制不能
达到预期要求。本文提出利用递归模糊神经网络
（ｒｅｃｕｒｒｅｎｔ ｆｕｚｚｙ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ，简称ＲＦＮＮ）估算实时
大量的不准确信息，使用ＲＦＮＮ变结构控制器对锥齿
轮差动器进行控制，以期获得高性能动态特性。从仿
真结果来看，递归模糊神经网络变结构控制器在参数
变化的情况下，能明显降低系统颤动现象和抗干扰的
鲁棒性能。
１ 线性同步电机数学模型
永久磁铁线性同步电动机的数学模型如下 ｑ ： “ｑ＝ ‘＋ ｑ＋ ｌ ，
Ｕｄ＝ ＋ ｄ一 ｌｆ， ，
Ｇｅｅ：Ｉ［／ｑ＝Ｌｑｉｑ；Ｏｌｄ＝Ｌｉｄ＋Ｖ／ＰＭ；ｆｏｅ＝Ｎ（Ｄｍ； 为 ｑ轴电压；
ｉｄ，ｉ 为ｄ，鼋轴电流；Ｒ 为相绕组电阻； ， 为ｄ，口轴电
感；ＣＯ 为电动机角速度；ＣＯ。为电角速度；ｖ， Ｍ为永磁磁
通链；Ｎ为初极数目。
此外，ＣＯｍ＝冗 ｆ，ｖｅ＝Ｎｖ＝２ｒｆｅ，其中ｖ是线速度，ｆ是
极间隔，１，。是电线速度，厂ｅ是电频率。
由参考文献［４】得电动机的电磁功率如下：
＝ ＝吾Ⅳ［ｖ， ＋（ 一Ｚｑ）ｉｄｉｑ］Ｏ）ｅ，
这样，电磁力为
＝３ｎＪＶ［￣Ｖ ｉｑ＋（ 一Ｌ ｑ） ］／（２ｆ）， （Ｉ）
则电动机动态方程为
收稿日期：２０１０－０９－１６
作者简介：陈兴国（１９４２－）男，湖南长沙人，湖南工业大学教授，主要从事模糊控制，神经网络遗传控制等智能控制和电机控
制研究，Ｅ．ｍａｉｌ：ｃｈｅｎ＿ｒｏｃｋ＠１６３．
ｃｏｍ 第１期 陈兴国，等 鲁棒递归神经网络变结构控制同步电动机伺服系统 ８９
Ｆ＝Ｍｉ，＋Ｄｖ＋ｗ（ｔ），
式中：肘为运动系统的总质量；
Ｄ为黏性摩擦和铁损系数；
ｗ（ｆ）是外来扰动。
图１所示是矢量控制ＰＭＬＳＭ（ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ
ｌｉｎｅａｒ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ，即永磁线性同步电动机）伺
服驱动系统图。它是由ＰＭＬＳＭ、斜坡比较电流控制逆
变器ＰＷＭ、矢量变换、坐标变换、速度控制环、位置
控制环、线性比例和霍尔传感器组成的驱动系统。
嚣
墨 掣 捌
图１矢量ＰＭＬＳＭ伺服驱动系统
Ｆｉｇ．１ ＰＭＬＳＭ ｖｅｃｔｏｒ ｓｅｒｖｏ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ
永磁的磁通位置由 ，ｉ 和 （ＵＨ，ｉ ，ＰＨ是指输
入霍尔传感器的电压、电流和输出的功率）所指示的
霍尔传感器的输出信号进行检测。不同大小的铁饼安
装在ＰＭＬＳＭ电动机上，用来改变运动元件的质量，在
矢量控制实现后，如果 ＝Ｏ，并利用 ＝ ｉ ＋ 。Ｍ和式
（１）可将ＰＭＬＳＭ伺服驱动简化如下：
ｌ ｈ Ｆｏ＝Ｋｄ ， （ ） ｊ 而１ ，
式中：Ｋ，为推力系数，且 Ｆ＝３／Ｌ／ＶｌｆｐＭ／（２ｒ）；
ｉ 为推力电流命令；
Ｓ为拉普拉斯变换；
Ｈ（ ）为系统动态方程的拉氏变换；
ａ＝一Ｄ ；ｂ：
为便于控制器的设计，在控制环中位置和速度信
号置于１ Ｋ，＝０．０６３ ６６２ ｍ／ｓ，系统参数为：
Ｋ７２０ Ｎ／Ａ，ａ＝４２．２４６，ｂ＝７．９７４，
Ｍ＝１．９７ ｋｇ＝１．９７ Ｎ．Ｓ２ ｍ＝
１．９７ｘ０．０６３６６２ Ｎ・ｓ／Ｋ ＝０．１２５４ Ｎ・ｓ／Ｋ ，
Ｄ＝８３．２２４ ５ ｓ＝８３．２２４ ５Ｎ・ｓ／ｍ：
８３．２２４ ５ｘＯ．０６３ ６６２ Ｎ／Ｋ ＝５．２９８ ２ Ｎ／Ｋｖ。
２ 变结构自适应位置控制器
在没有参数变化和外来负载扰动的情况下，
ＰＭＬＳＭ驱动系统的动态方程为：
ＡＩ （ｒ）＋Ｂｌ （ｆ）：ｕ ）， 热 ； ； （ｆ）；
ｄ（ｆ）表示ＰＭＬＳＭ电动机的位置。
实际上同步电机驱动系统存在参数变化和外来负
载扰动，那么有
Ａｉｄ（ｔ）＋Ｅｄ（ｔ）＋ｑ ： （，）， （２）
式中：Ａ，和 ，应包括由系统参数Ｍ和Ｄ引入的未确定
性，Ｃ１＝１／ 和 是指对电动机驱动系统的外来负载
扰动。
据式（２）并参考文献【５】得参考轨迹方程为：
《 （ｆ）一 （ｆ））＋亘（ （ｆ）一 （ｆ））＋ＣＩ ＝
（，）・０， （３）
式中： （ｆ）为期望的转子位置；
（ｆ）＝ （ｆ）一 （ｆ）为跟踪误差；
为设计者选择的位置比例；
ｗ（ｔ）＝Ｉ （ｒ）一Ｘｄ（ｔ） （ｆ）一Ｘｄ（ｔ） Ｌ ｒ～ ～ １Ｔ ０＝Ｉ ４ ＢＩ Ｉ。
假设不确定矢量Ｉ５’的上边界为百，而９应包括参数
的变化和外来负载的扰动，且是已知的，那么变结构
规律定义为：
（，）＝一Ｆ（ｔ）Ｏ， （４）
Ｊ ｓｇｎ（ｆ（ｔ））０ ０ ｌ
式中：，（，）：１ ０ ｓｇｎ（ｆ２（ｔ））０ Ｉ，
ｌ ０ ０ ｓｇｎ（ （ｆ））ｊ
（ ）＝ （，） （ｆ）（ ｌ，２，３）， （ｆ）是 （，）的分量，而
ｓ（ｔ）＝ｄ（ｔ）＋Ｘｄ（ｔ）称为滑动表面，
Ｉ １，ｆａｔ）＞０：
ｓｇｎ（ｆＡｔ））＝｛０，ｆａｔ）：０；
ｌ＿１， （ｆ）＜０ ｏ
考虑系统内部参数变化，变结构规律可定义为：
ｆ）＝ （ ＋ （ ， （５）
式中： （，）＝ｒｖ（ｔ）ｏｏ（
（ｆ）＝一 （ｆ）一ｆｌｄｌ（ｔ），而ａ和卢是比例微分
（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ，简称ＰＤ）控制器 （ｆ）的２个
正的比例常数。
将式（５）代人式（２）可得
Ａ，ｄ（ｔ）＋Ｂ，ｄ（ｔ）＋ＣＩＦＬ＝Ｗ（ｔ）Ｏｄ（ｔ）－ａｃｌ（ｔ）－ｆｌ￣ｌ（ｔ）．（６）
用式（６）减去式（３）就能获得误差动态方程为：
互 ＋蜃 ＋ａ （ｆ）＋卢 （ｆ）＝ （ｆ）（ （ｆ）一０）。（７）
据式（７）和式（４）得跟踪误差 （ｆ）和 （ｆ）可渐近
地收敛至０。从另一方面看，保守的控制算法设计会
使颤动问题更严重，因此，文献［
５１提出在自适应变结 ９０ 湖南工业大学学报 ２０１１年
构控制器中利用自适应规律来估计不确定的边界。
由式（５）的传统算法可得自适应控制规律，并定
义为：
（ｆ）＝ （ｆ）＝一ｒ Ｆ（ｆ） （ｆ） （ｆ）， （８）
式中： （ｆ）：０ （ｚ）＋ 和ｆ ＝ｄｉａｇ［Ｔａ ７ａ。７ａ，】是
正定距阵。
此外，由下式给出神经网络的变结构规律为：
（，）＝Ｆ（ｆ） （ ）。 （９）
运用式（９）和式（８）给出的规律，由式（７）得
跟踪误差 （，）和 （，）可渐进地收敛至０，这在参考文献
【５】中可找到详细证明。
３ 应用ＲＦＮＮ的变结构控制器
３．１ ＲＦＮＮ的控制原理
尽管在变结构自适应（ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｄａｐｔｉｖｅ，
简称ＶＳＡ）控制器中，使用简单的自适应算法能估计
不确定边界，但由于收敛速度缓慢，常使系统响应缓
慢。故本节提出ＲＦＮＮ控制，以便于估计大量的不确
定性。使用ＲＦＮＮ的变结构控制器给出了比ＶＳＡ控制
算法更好的控制性能，降低了控制力中的颤动现象。
为了应用ＲＦＮＮ获得变结构控制器，将式（２）重
写如下：
ｃ，（ｆ）＝Ａｉｄ（ｔ）＋Ｂｉｄ（ｔ）＋｛ＡＡｌｄ（ｔ）＋ＡＢ，ｄ（ｔ）＋
ＣＩ ）＝Ａｉｄ（ｔ）＋Ｂｉｄ（ｔ）＋），， （１０）
式中：，，：△ － （ｆ）十△Ｂ— （，）＋ＣＩ 是由系统参数 ，
和外面负载扰动Ｆ 和１／ 引入的大量不确定性。
根据式（１０），把参考轨迹方程改写为：
（ （，）一 （，））＋ －（ （，）一 （ｒ））＋ｙ ＷＡ（ｔ）ＯＡ，
式中： ＝『 ），１ ；
（ｆ）＝Ｉ （，）－Ａｄ（ｔ） （ｔ）－２ｄ（ｔ）１ ｌ皇
１ ｗＡ。（ｆ）ＷＡ （，）１ ｌ。
基于ＲＦＮＮ的变结构控制器示于图２。
图２中ＲＦＮＮ通过实时估讨‘大量的不确定性而获
得新矢量 ＝『 Ｂ—Ｉ尹］ ， 是ｙ的估计参数，则使用
ＲＦＮＮ的变结构规律定义为：
ＯＡＶ（ｔ）＝一 （ｔ）ＯＡＶ，
式中：
ｃｒ ＝［ ｇｎ‘誊 （，） ｓｇｎ ｃ昙 ｃ， ，。ｇ 墓 ， ］， ，（ｆ）＝ （，） （ ｉ＝１，２，
ｓｇｎ（ 『（，））＝ １， （ｔ）＞０；
０， ，（ｆ）：０；
一１， （ｔ）＜０。
本文提出的变结构控制规律设计为Ｈ 】：
力＝ （力＋ （ ，
式中：Ｕ （ｆ）＝ （，） 、，（ｆ）。
ＲＦＮＮ的输入为Ｓ（ｔ）和尹的延迟测量及其导数，
ＲＦＮＮ的输出为 。
…一一●一一一一一 一一一一一 一一一一一 ＋ 一一一一一一一一一一一一一 Ｓ Ｌ ＿￣ＲＦＮＮ
：』 ＰＭＬｓＭ伺服驱动系统
ｊｆ ｆ １０雕 广 一ｉ 一 ，一 Ｓ Ｈ，：＝ ～ ＋ ｑ ｝ ——
川 ）
图２运用ＲＦＮＮ变结构控制系统的方块图
Ｆｉｇ．２ Ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ Ｏｎ ＲＦＮＮ
３．２ ＲＦＮ的结构描述
示于图３的４层网络，它包含１个输入层（ｆ层）、
隶属度层（．７层）、规则层（ｋ层）和输出层（Ｏ层），采
伺服控制系统课程论文
伺服控制系统课程作业
现代伺服系统综述
指导教师：
学 生：
学 号：
专 业：
班 级：
完成日期：
摘要
在自动控制系统中，把输出量能够以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为伺服系统。伺服系统也叫位置随动系统，以精确运动控制和力能输出为目的，综合运用机电能量变换与驱动控制技术、检测技术、自动控制技术、计算机控制技术等，实现精确驱动与系统控制。伺服系统主要包括电机和驱动器两部分，广泛用于航空、航天、国防及工业自动化等自动控制领域。伺服系统按其驱伺服控制系统考核摘要
动元件划分有步进式伺服系统、直流电动机伺服系统和交流电动机伺服系统。随着微处理器技术、大功率高性能半导体功率器件技术、电机永磁材料制造工艺的发展及电力电子、控制理论的应用，交流电动机伺服系统近年来获得了迅速发展，广泛用于工业生产的各个领域，如数控机床的进给驱动和工业机器人的伺服驱动等。因此，在相当大的范围内，交流电动机伺服系统取代了步进电动机与直流电动机伺服系统，时至目前，具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，其动、静态特性已完全可与直流伺服系统相媲美，已成为伺服系统的主流。
关键词：伺服系统 自动控制 驱动元件
伺服控制系统考核正文
1
1 伺服系统的发展阶段
伺服系统的发展与它的驱动元件——伺服电动机的不同发展阶段相联系，并结合老师在第一章所讲的伺服系统分类的知识，伺服电动机至今经历了三个主要的发展阶段。
（1）第一个发展阶段（20世纪60年代以前）：步进电动机开环伺服系统；
伺服系统的驱动电机为步进电动机或功率步进电动机，位置控制为开环系统。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，两相混合式步进电机步距角一般为 3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°；
步进电机存在一些缺点：在低速时易出现低频振动现象；一般不具有过载能力；步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转现象，停止时转速过高易出现过冲现象。
基于PD方法的不确定机器人神经网络变结构控制
Ｖ０１．２４ Ｎｏ．３
Ｊｕｌｙ ２００７ 安徽工业大学学报
Ｊ．ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
文章编号：１６７１—７８７２（２００７）０３—０３０１—０４ 第２４卷
２００７鱼三 第３期
７月
基于ＰＤ方法的不确定机器人神经网络变结构控制
唐得志，冯旭刚
（安徽工业大学电气信息学院，安徽马鞍山２４３００２）
摘要：针对不确定机器人轨迹跟踪控制，提出基于ＰＤ方法自适应神经网络变结构控制律，利用ＲＢＦ神经网络补偿系统参数不 确定性，用滑模变结构控制器消除神经网络的逼近误差。仿真结果表明，该控制律能保证轨迹跟踪误差的快速收敛性及对参数 不确定性和外部扰动的鲁棒性。
关键词：不确定机器人；神经网络；滑模控制
中图分类号：ＴＰ２４２．２ 文献标识码：Ａ
Ｎｅｕｒａｌ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｏｆ Ｕｎｃｅｒｔａｉｎ
Ｒｏｂｏｔ Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ Ｂａｓｅｄ Ｏ１３ ＰＤ Ｍｅｔｈｏｄ
ＴＡＮＧ Ｄｅ－ｚｈｉ，ＦＥＮＧ Ｘｕ－ｇａｎｇ
ｆＳｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｔｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａ＇ａｎｓｈａｎ ２４３００２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ａｄａｐｔｉｖｅ ｎｅｕｒａｌ ｒｏｂｕｓｔ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＤ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｆｏｒ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ
ｕｎｃｅｒｔａｉｎ ｒｏｂｏｔ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ．Ｔｈｅ ＲＢＦ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ ｔｈｅ ｐｌａｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ，ｉｎ
ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｓｌｉｄｉｎｇ－ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ ｅｒｒｏｒ ｖｉａ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ
直线永磁同步电动机伺服系统的滑模变结构控制
驱动 触持电棚 ２０ｌ２年第４０＠￣ｇ １０期 ：……ｃ， ／ ｚ ２ …一一……＿＿－…………………………．……………………．一：…………………………………．．
４２ 直线永磁同步电动机伺服系统的滑模变结构控制
黄文美，宋桂英
（河北工业大学，天津３００１３０）
摘要：直线永磁同步电动机直接与负载相连接，外界扰动和系统参数变化将直接作用于负载，降低了电机伺 服控制系统性能。采用滑模变结构控制结合电压矢量控制策略来补偿伺服控制系统，并建立了基于ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕ． １ｉｎｋ仿真模型，验证了控制策略的正确性。
关键词：直线永磁同步电动机；滑模变结构控制；电压矢量控制；扰动；仿真 中图分类号：ＴＭ３５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—７０１８（２０１２）１０－００４２—０３
Ｓｌｉｄｉｎｇ－Ｍｏｄｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｌｉｎｅａｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ Ｓｅｒｖｏ Ｓｙｓｔｅｍ
ＨＵＡＮＧ Ｗｅｎ—ｍｅｉ，ＳＯＮＧ Ｇｕｉ－ｙｉｎｇ
（Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１ ３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｌｉｎｅａｒ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ ｉｓ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｏａｄ ｄｉｒｅｃｔｌｙ，ｅｘｔｅｒｎａｌ ｄｉｓｔｕｒｂ— ａｎｃｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗｉｌｌ ｒｏｌｅ ｉｎ ｌｏｄｅ ｄｉｒｅｃｔｌｙ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｍｏｔｏｒ ｓｅｒｖｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ ｍｏｔｏｒ ｓｅｒｖｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ＭＡＴＬＡＢ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｏ ｖａｌｉｄａｔｅ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ．
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序号科研热词推荐指数序号科研热词1伺服系统51伺服系统2伺服电机32伺服控制3伺服控制33自适应4交流伺服系统34永磁同步电机5dsp35模糊控制6跟踪26dsp7超低速27跟踪8矢量控制28仿真9永磁同步电动机29交流伺服10望远镜210can总线11控制系统211鲁棒控制12对角递归神经网络212高斯光束13增量式光电编码器213驱动监控系统14四倍频细分214防抖系统15plc215锌空电池16pid控制216铺管船用张紧器17pid217速度滤波器18h∞控制218速度控制器19fpga219递推预报误差算法20can220运动控制器21高速计数器121运动控制卡22高速脉冲122运动控制23高线性度123运动学24高精度124跟踪控制25高分辨率125超低速26预补偿126调速控制27非线性摩擦127试验机控制系统28非线形补偿128视轴稳定29集成控制融合129视觉伺服30锁存130自由空间31重复控制131联合仿真32通用运动控制器132经纬仪33逆变器133系统仿真34运动控制系统134粒子群优化35运动控制模块135简谐振动36轮廓误差136稳态精度37设备控制137神经网络38计算机数字控制138示波器39计数139矢量控制40角度传感器140直流电动机41自适应141直接转矩控制42自组织142电液位置伺服系统43自动机143电容44脉冲型144状态机45统一建模语言145滑模观测器控制46绗缝系统146滑模观测器47红外探边147滑模变结构48系统模型148滑动平台49系统仿真149液压伺服50磁场定向控制150涂胶机51电液伺服加载装置151测量52电机性能152模糊神经网络2008年2009年53电机153模糊控制器54电动机154模糊免疫pid控制55现场可编程门阵列155柔性装配线56焊丝排线系统156板形控制57激光雕刻157望远镜58滚珠丝杠158智能窗帘59滑模变结构控制159无线数据传输60温度伺服系统160旋转变压器61混合维云控制器161数控62洁净机器人162数据采集卡63永磁同步电机(pmsm)163数字控制系统64步进164数字处理芯片65模糊神经网络控制165数字信号处理芯片66模糊控制166效率优化67模糊pid167控制方法68模拟输出168控制69机器人控制169抗凹性70机器人伺服控制170扎针机构71更新速度171手眼系统72智能控制172开放式数控系统73智能功率模块173并联机器人74时间槽174干涉天线75无刷电机175小波多分辨分析76数码变温空调176对角递归网络77数控系统177实时测量78数据采集178定位控制79数字信号处理器179天线伺服系统80数字pid180均值滤波81控制器181在线控制82控制182可编程逻辑控制器83接口183变速箱84性能评价184变结构控制85性能185双目视觉伺服86循轨伺服186双目视觉87径向基函数神经网络(rbfnn)187双反馈88开放式结构188压电陀螺89平衡装置189单片机90干扰观测器190协调优化算法91带阻滤波器191动态高型92嵌入式系统192前馈控制93嵌入式单片机193前列腺活检机器人94小型机床数控系统194制造信息系统95多轴运动控制器195准滑模变结构控制96复杂系统196冷辗环机97喷涂机器人197全闭环98周期扰动198光电跟踪伺服系统99可编程自动化199位置检测100可编程控制器1100伺服电机101可编程多轴控制器1101伺服电动机102双cpu数控系统1102伺服控制卡103印染1103传递函数104卡尔曼滤波器1104仿真平台105单神经元1105以太网106单晶体生长1106交流伺服控制系统
PMSM的H∞鲁棒跟踪控制器的设计
文章编号：１００１—９９４４（２０１２）０８—０００１—０４
ＰＭＳ Ｍ的Ｈ∞鲁棒跟踪控制器的设计
朱其新 ，一．张泉
（１．北京大学工学院，北京１００８７１；２．华东交通大学电气与电子Ｚ－程学院，南昌３３００１３）
摘要：由于永磁同步电机（ＰＭＳＭ）所具有的非线性、强耦合、高时变等特点．传统的经典控 制方法对永磁同步电机很难取得很好的控制效果，且鲁棒性较差。这一问题随着鲁棒控制 理论的出现，得到了较好的解决。该文提出了一种基于Ｈ。。控制理论所设计的鲁棒控制器， 能够对控制系统参数的变化和外界扰动进行有效的控制．并较好地抑制其对系统的动态 性能的影响。仿真结果表明了本文方法的有效性。 关键词：Ｈｏ。控制；永磁同步电机；跟踪控制 中图分类号：ＴＰ１３ 文献标志码：Ａ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｈ∞Ｒｏｂｕｓｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｆｏｒ ＰＭＳＭ
ＺＨＵ Ｑｉ—ｘｉｎ 一．ＺＨＡＮＧ Ｑｕａｎ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｐｅｋｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８７ １，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ－ ｉｎｇ，Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅ ｔｏ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｓｔｒｏｎｇ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｔｒｏｎｇ ｔｉｍｅ－ｖａｒｙｉｎｇ ｏｆ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ，ｉｔ ｗａｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｔｏ ｇｅｔ ａ ｓａｔｉｓｆｉｅｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ Ｗａｓ ｂａｄ．Ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｏｂｕｓｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅｏｒｙ．ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｉｓ ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｈｏ。ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅｏ—
变结构控制系统的稳定性和鲁棒性
变结构控制系统的稳定性和鲁棒性
周军;李言俊
【期刊名称】《西北工业大学学报》
【年(卷),期】1998(016)002
【摘 要】运用特征值扰动理论，研究了线性变结构控制的稳定性和鲁棒性问题；提出了相对于失配的参数和输入不确定性因素的闭环系统稳定裕度和鲁棒性测度，分析了它们与滑动模态之间的关系，给出了系统稳定的充分条件。
【总页数】5页(P251-255)
【作 者】周军;李言俊
【作者单位】西北工业大学;西北工业大学
【正文语种】中 文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.系统增益变化时状态变量反馈系统稳定性的鲁棒性问题 [J], 张子旭
2.四轮转向汽车稳定性系统变结构控制研究 [J], 贾宝贤;徐金辉;郭静;边文凤
3.基于非线性变结构控制的统一潮流控制器对电力系统稳定性改善的研究 [J], 杜继伟;王奔
4.二阶系统模糊变结构控制器设计及稳定性分析 [J], 张翼飞;杨辉;邓方林
5.变结构控制系统的鲁棒性分析 [J], 王柏林
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永磁同步电机控制策略综述与展望
永磁同步电机控制策略综述与展望
摘要：永磁同步电机作为一种强耦合、多变量的复杂系统，在控制过程中需要先进的控制算法进行简化处理，现阶段随着永磁同步电机的快速发展，已建立出一套适用性较高的数学模型，因此研究先进的控制算法显得尤为重要。传统控制方法是在速度环和电流环均采用PI控制，PI控制算法简单，适用性高，但面临着参数整定困难、中间变量多等问题，容易引起转速超调现象和电流静差等一系列问题。电流静差问题会降低电机的工作效率，严重时甚至会导致失速现象。首先，预测控制根据当前时刻电流来预测下一时刻电压，从而使得作用于下一时刻电压产生的电流准确跟踪下一时刻的参考电流，降低了电流静差。
关键词：永磁同步电机；控制策略；展望
引言
随着近年来科技的飞速发展，各领域对电机的控制性能要求也越来越高，其中永磁同步电机因其构造简单、质量体积较小、效率高和较好的鲁棒性能而快速发展，同时由于近年来稀土材料大量运用于永磁体的研究，永磁同步电机的永磁体效能也明显提高。永磁体在经过充磁后可以形成恒定的磁场，具有良好的励磁特性，并且永磁体比电励磁质量更轻、稳定性更强、损耗更低。
1模糊规则
模糊规则的制定依据如下：1）在Part1阶段，系统的误差很大，此时应尽可能的增大比例增益Kp，加快系统的响应速度。同时，由于误差太大，若增加积分环节，很容易发生积分饱和，因此，使积分增益Ki尽可能的趋于零。2）在Part2阶段，系统的误差在不断减小，此时，逐渐增加Ki并减小Kp。3）在Part3阶段，系统基本处于稳定状态，系统的误差很小。为了消除系统的静差，尽可能的增大Ki。为了加快系统的响应速度，尽可能的增大Kp。综上所述，ΔKp和ΔKi的模糊规则如表1和表2所示。
2永磁同步电机数学模型
数学模型构建是实现永磁同步电机控制的基础。基于表贴式永磁同步电机,在两相同步旋转坐标系中构建数学模型如下:
式中,ωre为转子电角速度,Ls、Rs为定子电感与电阻,ψf为永磁体磁链,id、iq为定子直轴和交轴电流分量,ud、uq为定子直轴和交轴电压分量。离散化上式,可得到:
【国家自然科学基金】_鲁棒同步_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140731
序号科研热词推荐指数序号科研热词1鲁棒控制41鲁棒控制2同步32永磁同步电机3鲁棒性23永磁同步电动机4线性矩阵不等式24鲁棒5神经网络25永磁直线同步电动机6滑模控制26同步7混沌同步27变结构控制8永磁同步电机28鲁棒性9数字水印29非线性控制10变结构控制210速度跟踪11鲁棒同步111自适应控制12鲁棒h∞控制112端部效应13频域模型113直接驱动14非脆弱控制114滑模控制15非线性鲁棒控制115滑模变结构16非线性系统116永磁直线同步电机17非平衡多描述编码117多工作点18非奇异终端滑模控制118反馈线性化19非匹配不确定性119伺服控制20零相位误差跟踪控制120鲁棒脉冲同步21长伪码直接序列扩频(ds)信号121鲁棒水印22逆系统122非线性同步23轮廓误差123静止同步补偿器24超导储能124间歇控制25视频编码125量化调制26船舶电站126重复控制27自适应鲁棒控制127输入输出解耦28自适应滑模控制128转速抖动抑制29脉冲控制129转速伺服30线形矩阵不等式(lmi)方法130跟踪误差31码率分配131跟踪性能32矢量控制132负载转矩观测33相关矩阵特征分析133负载扰动34盲解扩134自适应模糊控制35电力系统稳定器135自适应律36电力系统136自适应反步法37状态估计137自适应反推38特征138结构奇异值39滑模面139线性矩阵不等式40滑模观测器140算法41滑动模态141等价扰动42混沌鲁里叶系统142神经网络43混沌系统143矩阵不等式44混沌144矢量控制45永磁直线电机145相关耦合46永磁同步直线电机146电动机参数47模板147滑模观测器48无传感器控制148混沌系统49数字控制149混沌fhn神经元振子50支持向量机150混沌51控制lyapunov函数151模糊滑模函数52扩频码(伪噪声码或pn码)序列152最大转矩比电流控制2008年2009年53惯量中心153时滞54延迟神经网络154无迹卡尔曼滤波55小波域隐马尔可夫模型155无传感器矢量控制56实时数字仿真系统156数字水印57大扰动实验157改进自适应backstepping58多描述编码158摩擦补偿59复杂动态网络159插值误差60同步电机160控制力矩陀螺61同步电动机161指数同步62同步发电机组并联162并联四轴平台63发电机组163小波变换64反步法164复杂时滞动力网络65反同步165周期性扰动66参数系统166同步电机67励磁系统167反推法68加权函数168反推69到达条件169参数辨识70几何攻击170参数不确定性71几何变形171卡尔曼滤波72内模原理172几何攻击73传输方案173内永磁同步电机74交叉耦合控制174内埋式75主动滑模控制175位置跟踪76zemike矩176位姿跟踪77t-s模糊模型177伺服系统78lyapunov稳定性理论178仿射变换79lyapunov函数179t-s模糊模型80h∞闭环增益成形控制技术180qim81h∞速度控制器181lyapunov稳定性82halanay不等式182ip位置控制83h2/h∞控制183h∞鲁棒控制器84chen系统184h∞鲁棒控制85h∞控制86h∞反馈控制器87chebyshev正交多项式
一种新型趋近率的无刷直流电动机伺服系统变结构控制
触特电棚 ２０１２年第４０卷第１期 驱动 …一……………………一……………＿－＿…………………………………………一…………ｃ，‘，／／ 》 易 ……
一种新型趋近率的无刷直流电动机伺服系统变结构控制
刘保连，丁祖军，金德飞
（淮阴工学院，江苏淮安２２３００３）
摘要：为提高无刷直流电动机伺服系统的快速跟踪性能，提出一种新的滑模变结构速度控制策略。为了有 效抑制系统在滑模切换面上的抖振，提高系统鲁棒性，在建立无刷直流电动机模型的基础上，提出了一种ＰＩＤ趋近 率的变结构控制策略，使切换函数以ＰＩＤ趋近率快速进入滑模面，有效地减小了系统的抖动。仿真及实验结果表 明采用所提出的基于ＰＩＤ趋近率的变结构控制策略，系统基本无超调，动态响应快，跟踪性能好，且系统对参数扰 动具有较强的鲁棒性。 关键词：无刷直流电动机；变结构控制；ＰＩＤ趋近率；鲁棒性 中图分类号：ＴＭ３８１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—７０１８（２０１２）０１—００４１－０４
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ＢＬＣＤＭ Ｓｅｒｖｏ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ Ｏｌｌ ａ Ｎｅｗ Ａｐｐｒｏａｃｈ Ｌａｗ
ＬＩＵ Ｂａｏ—ｌｉａｎ，ＤｌＮＧ Ｚｕ＿ｊｕｎ，ＪＩＮＧ Ｄｅ＿ｆｅｉ （Ｈｕａｉｙｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉ ａｎ ２２３００３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｎｅｗ ｓｌｉｄｅ ｍｏｄｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｐｅｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍ・ ａｎｃｅ ｏｆ ＢＬＤＣＭ ｓｅｒｖｏ ｓｙｓｔｅｍ．Ａ ＰＩＤ ａｐｐｒｏａｃｈ ｌａｗ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ ｗｅａｋｅｎ ｔｈｅ ｃｈａｔｔｅｒｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｓｌｉｄｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ＢＬＤＣＭ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖａｌｉｄａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ＰＩＤ ａｐｐｒｏａｃｈ ｌａｗ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｍａｄｅ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｗｅｌｌ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ ｆｏｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ，ｆａｓｔ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ａｎｄ ｗｅｌｌ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍ—
双永磁电机系统转速同步控制
双永磁电机系统转速同步控制
夏长亮;李莉;谷鑫;史婷娜
【摘 要】针对双永磁同步电机系统中,由于负载扰动造成双电机转速不同步而极易引发差速振荡的问题,该文结合交叉耦合控制结构和滑模控制算法,提出一种基于积分型滑模速度控制器的转速同步控制策略,使用指数趋近律以及饱和函数抑制滑模固有的抖振现象.此外,设计了转速同步控制器对两电机的电流环进行补偿,通过选择合适的耦合同步系数,使两电机速度尽快达到同步.实验结果验证了在所提出的控制策略下,双永磁同步电机系统的鲁棒性、转速跟踪性能以及同步性能均得到提升.%In dual permanent magnet synchronous motor (dual-PMSM)
system,the speed synchronization of the motors can always be
deteriorated by load torque disturbance.This can easily lead to differential
oscillation problem.This paper combined cross-coupling structure with
sliding mode control algorithm,proposed a speed synchronization control
strategy based on integral type sliding mode variable structure speed
controller,by using exponential reaching law and saturation function to
alleviate the effect of inherent chatting of sliding mode control.In
addition,a speed synchronization controller is designed to compensate the