基于滑模变结构的发动机转速控制系统

合集下载

基于分数阶二阶滑模的PMSM转速控制

No. 5May 2021第5期2021年5月组合机床与自动化加工技术Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Techninue 文章编号：1001 -2265（2021）05 -0099 -04DOI #10.13462/j. cnki. mmtamt. 2021.05.023基于分数阶二阶滑模的PMSM 转速控制*任金霞，王瑞，杜增正（江西理工大学电气工程与自动化学院，江西赣州341000）摘要:针对永磁同步电机易受负载扰动和自身参数变化影响的问题，提出了一种基于分数阶的永磁同步电机二阶滑模速度控制器#该方法利用分数阶随时间缓慢衰减的特性，首先,在传统滑模面的基础上引入了分数阶滑模面；其次，采用螺旋算法来设计二阶滑模控制器；最后，搭建永磁同步电机矢量控制仿真模型进行仿真。

实验结果表明，与传统的二阶滑模控制相比，在新的控制方法下系统有较强的抗负载扰动能力，以及减小自身参数变化时带来的影响，能够有效地提高系统的动态和稳态性能。

关键词：永磁同步电机;分数阶;二阶滑模；螺旋算法中图分类号:TH16；TG506 文献标识码:APMSM SpeedControlBatedonFractnonalSecondSlndnng ModeREN Jin-xia , WANG Rut , DU Zeng-zheng(School of Electrical Engineering and Automation , Jiangxi Universito of Science and TechnoWgy , Ganzhou Jiangxi , 341000,China )AbstracU To deal with he problem hat he permanent magnet synchronous motor is susceptible h load dis'urbanceand isown parameerchanges , asecond-ordersliding modespeed con ro l erbased on fracion-alorderwasproposed 'o con rol'hepermanen'magne'synchronousmo'or.Thisme'hod used 'hecharac- erisicsoffracionalorder'o decay slowly wih ime.Firsly , 'hefracionalsliding modesurfacewasin ro- duced on 'hebasisof'he radiionalsliding surface.Then 'hespiralalgorihm wasused 'o design 'hesec- ond-ordersliding modecon ro l er.Fina l y , 'hevec'orcon rolsimulaion modelofpermanen'magne'syn-chronous motor was built h simulate. The experimental resuls show hat compared with he traditional sec ond-ordersiding modecontro., thesystem hasstrong anti-.oad disturbanceabiity underthenew contro. method , and reducestheimpactofitsown parameterchanges , which can e f ective.y improvethedynamicsofthesystem.And steady stateperformance.Key wors ： permanent magnet synchronous motor & fractional order & second-order sliding mode ； spiral al gorithm0引言永磁同步电动机（PMSM ）由于其高效率、低惯性和高扭矩惯量比等高性能特性而在工业应用中得到广泛应用。

基于滑模变结构方法的永磁同步电机控制问题研究及应用

基于滑模变结构方法的永磁同步电机控制问题研究及应用一、本文概述本文旨在探讨和研究基于滑模变结构方法的永磁同步电机（PMSM）控制问题，以及该方法在实际应用中的可行性。

滑模变结构控制作为一种非线性控制策略，因其对系统参数摄动和外部干扰的强鲁棒性，被广泛应用于各种控制系统中。

永磁同步电机作为一种高性能电机，在工业、交通、能源等领域有着广泛的应用。

因此，研究基于滑模变结构方法的永磁同步电机控制问题，不仅具有理论价值，而且具有实际意义。

本文将首先介绍永磁同步电机的基本结构和工作原理，分析其在控制过程中面临的主要问题和挑战。

然后，详细阐述滑模变结构控制的基本原理和实现方法，包括滑模面的设计、控制律的构造以及滑模运动的稳定性分析等。

接着，将滑模变结构控制方法应用于永磁同步电机的控制系统中，构建相应的控制系统模型，并进行仿真分析和实验研究。

在仿真分析和实验研究中，我们将对比传统的控制方法和基于滑模变结构方法的控制效果，评估滑模变结构控制在永磁同步电机控制系统中的性能表现。

我们还将探讨如何优化滑模变结构控制方法，以进一步提高永磁同步电机的控制精度和动态响应性能。

本文将总结滑模变结构方法在永磁同步电机控制中的应用效果和经验教训，展望未来的研究方向和应用前景。

通过本文的研究，希望能够为永磁同步电机的控制问题提供一种新的解决方案，推动永磁同步电机控制技术的发展和应用。

二、永磁同步电机及滑模变结构控制基本原理永磁同步电机（PMSM）是一种将电能转化为机械能的装置，具有高效、高功率密度和良好调速性能等优点，因此在许多领域得到广泛应用。

PMSM的控制核心在于如何精确控制其电磁转矩，以实现快速、稳定的转速和位置控制。

滑模变结构控制（Sliding Mode Control, SMC）是一种非线性控制方法，具有对参数摄动和外部干扰的强鲁棒性，因此在PMSM控制中得到了广泛关注。

滑模变结构控制的基本原理是通过设计一个滑模面，使得系统状态在滑模面上做高频小幅度运动，即所谓的“滑动模态”。

基于滑模变结构控制的HEV电动力系统控制器研究的开题报告

基于滑模变结构控制的HEV电动力系统控制器研究的开题报告一、选题背景和意义随着能源危机的日益明显，HEV（混合动力电动汽车）已经成为未来汽车发展的重要方向。

在HEV电动力系统中，电动机嵌入式控制器是实现能量转换和动力调节的核心部件。

为了满足HEV的高效、可靠和安全的运行要求，需要开发一种新的电动力系统控制策略，以提高其控制精度和实时性。

基于滑模变结构控制的控制器研究已成为当前电动力系统控制策略的重要研究方向。

其通过引入滑模控制算法，使得系统具有快速响应、鲁棒性和抗扰性等特性。

因此，本研究旨在研究基于滑模变结构控制的HEV电动力系统控制器，以提高其在实际运行中的性能和适应性。

二、研究内容和方法1. 研究HEV电动力系统控制器的原理和结构，分析其现有控制策略的优缺点，提出改进方案；2. 研究滑模控制和变结构控制的基本原理和应用方法，结合HEV电动力系统的特点，设计滑模变结构控制器；3. 建立HEV电动力系统的数学模型，并基于MATLAB/Simulink平台进行仿真实验，评估滑模变结构控制器的性能和适应性；4. 在实际HEV电动力系统中进行控制器调试和验证，比较滑模变结构控制器与现有控制策略的性能差异。

三、研究预期成果本研究预期通过引入滑模变结构控制算法，提高HEV电动力系统的控制精度和实时性，在实际运行中具有更好的性能和适应性。

同时，本研究还将对滑模变结构控制算法的理论研究和应用方法做出一定的贡献，为未来HEV电动力系统控制策略的改进提供基础和参考。

四、进度安排第一年：学习HEV电动力系统的原理和常见控制策略，学习滑模控制和变结构控制的基础知识，研究HEV电动力系统的数学模型，并进行Matlab/Simulink仿真实验。

第二年：设计基于滑模变结构控制的HEV电动力系统控制器，进行实验验证，并对控制器进行改进和优化。

第三年：深入探究滑模变结构控制算法理论和应用方法，并撰写学位论文。

五、参考文献1. 余金贵，赖云胜. 汽车电动机控制与应用. 武汉：华中科技大学出版社，2014.2. 赵志超，李斌. 基于滑模变结构控制的变速器换挡控制策略研究. 汽车技术，2018，(4)：54-57。

基于滑模控制的永磁同步电机调速系统的仿真与研究

统响应更快，稳定性更强，并说明该方案的可行，调速
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ＴｈｅＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒｉｓａｍｕｌｔｉ－ｖａｒｉａｂｌｅ，ｓｔｒｏｎｇｃｏｕｐｌｉｎｇａｎｄｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｏｍｐｌｅｘｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔｉｓｍｏｒｅ
现代交流伺服系统中，永磁同步电机（ＰＭＳＭ）以其优异的性能在航空航天领域、工业自动化、数控机床、机器人及特种加
的总负载转矩；Ｔ自一电磁转矩；Ｊ－经折算到电机后的总转动惯量。
２控制器设计
工等多种场所得到了广泛应用。但由于ＰＭＳＭ是一个多变量、强耦合、非线性、变参数的复杂对象，采用常规的Ｐｌ控制，虽能
２．１指数趋近律可以表示为：
ｓ＝－ｅｓｇｎ（ｓ）－），ｓ８＞０Ｘ＞Ｏ（５）
１ＰＭＳＭ数学模型
当ｓ＞Ｏ时，ｓｇｎ（ｓ）＝ｌ可以得到：Ｓ－一８一ｘ．ｓ
将上式求解，得：
一÷ ＋（ｓ０＋
由此可以解出到达时间ｔ：
一
（６）
众所周知，永磁同步电机（ＰＭＳＭ）的定子同普通三相电机的

基于滑模控制方法的航空发动机控制系统改进设计

以及主控制输出去定义不一样的的滑动变量，一般情况下定义的是限制输出变量和极限值的差值。当某个滑模控制器在工作室，其设定的极限值一定会高于其
限制输出，同时它的限制量也会高于其他变量。
２．２参数设定
作者简介：邓辉（１９８５一），硕士研究生，项目管理师，

心转子转速偏移量，然后输入发动机燃油流量的偏移量．所得的输出值就是风扇转子转速偏移量。再次假设发动机的期望转速偏移量。基于所得公式的可控原
理．可以直接定义到一个系统的辅助输出公式，公式
Ｓ－一叼・ｓｉｇｎ（ｓ）。
典型的管理机。一般在发动机只有一个控制变量并且有多个被控制量时才能发挥出显著的作用。为此，本
文研究了滑模控制方法并且在ｍａｘ — ｍｉｎ选择逻辑的
基础上对发动机控制系统进行改进设计。
系统解决方案鬻辫壤簇溅
多个滑模控制器而且需要利用最大最小选择逻辑配合
配出所需的风扇速度增量。
稳态控制的主要目的是在长周期内更好地调节发动机性能，让它更接近所期望的工作状态。稳态控
制也可以被称为设定点控制，所以稳态工作点也就被
称为设定点。在这些条件之下，将发动机燃油流量视为控制输入，以此来控制风扇转子的相应转速。因为发动机稳态点模型中传递函数的分子高于二阶．所以

基于滑模变结构控制的PMSM控制策略研究

基于滑模变结构控制的PMSM控制策略研究基于滑模变结构控制的PMSM控制策略研究摘要：随着现代工业的高速发展，大功率、高效率、高精度的交流电机逐步代替了传统的机械设备，成为了现代工业制造中不可或缺的一部分。

其中，永磁同步电机（PMSM）因具有高能量密度、高转速、低噪声和高效率等优点，已成为工业领域中备受关注的一种电机类型。

然而，在实际应用中，由于多种复杂干扰因素的存在，PMSM电机的控制难度较大。

因此，针对这一问题，本文提出了一种基于滑模变结构控制的PMSM控制策略，该控制策略主要利用了滑模变结构控制的优势，通过调节滑模面及设计滑模控制器参数，实现了PMSM电机的闭环控制，从而提高了其控制性能。

通过Matlab/Simulink仿真实验验证了本文提出的控制策略在PMSM电机控制中的有效性和优越性。

关键词：滑模变结构控制，永磁同步电机，控制策略，闭环控制，Matlab/Simulink仿真一、引言永磁同步电机（PMSM）是一种具有高能量密度、高转速、低噪声和高效率等优点的电机类型，在现代工业生产中已经得到广泛应用。

为了实现对PMSM电机的精确控制，需要设计适合的控制策略。

然而，由于控制系统所受外部干扰和内部变化的影响，控制系统往往会变得非常复杂和难以稳定。

因此，寻找一种可靠的控制策略是提高PMSM电机控制性能的关键。

滑模变结构控制（SMS）是一种新型的控制方法，由于其具有快速响应、鲁棒性强等优点而得到广泛的应用。

这种控制方法基于滑模变结构控制原理，通过构造特定的滑动面，将控制系统响应从非线性的变结构阶段引导到线性的滑动阶段，从而实现对系统的精确控制。

在本文中，我们将探讨如何将滑模变结构控制应用于PMSM电机的控制中，以提高其控制性能。

二、PMSM电机的数学模型PMSM电机可以用以下方程组描述：公式其中，$V_d$和$V_q$分别表示直轴和四象限的电压信号，$i_d$和$i_q$分别表示直轴和四象限的电流信号，$L_d$和$L_q$分别是直轴和四象限的电感，$R$是电阻，$J$是转子质量，$\omega_r$是转子转速，$T_e$是电机输出的转矩。

汽车发动机转速的滑模变结构控制

2003111汽车发动机转速的滑模变结构控制葛召炎　肖雁鸿　孟志强　彭永进(湖南大学,长沙　410082) [摘要]　采用滑模变结构控制的方法进行汽车发动机转速控制。

仿真结果表明利用变结构的滑动模态控制方法能克服PID 控制算法的不足,很好地满足发动机转速控制的要求。

叙词:汽车发动机,滑模变结构控制,转速控制Sliding Mode Control of Automotive Engine SpeedG e Zhaoyan ,Xiao Yanhong ,Meng Zhiqiang &Peng YongjinHunan U niversity ,Changsha 410082 [Abstract]　This paper uses the sliding mode control (SMC )method to control speed of an automotive en 2gine 1Simulation results show that SMC can overcome the drawbacks of PID control and is suitable for engine speed control 1K eyw ords :Automotive engine ,Sliding mode control ,Speed control 原稿收到日期为2002年7月16日。

修改稿收到日期为2002年9月16日。

1　前言寻求一个较好的解决汽车发动机转速控制方案是现代汽车工业面临的一个新问题,特别是自动化高速公路计划[1]提出来以后,汽车的速度跟踪问题变得尤为重要。

它不仅要求控制发动机的转速,还要对发动机的转矩和空燃比进行跟踪[2]。

以前发动机的转速控制最主要的项目是怠速控制。

这是因为在城市中行驶的汽车有相当的时间处于怠速状态。

在这种特定的状态下,传统的PIC 控制方案可以基本上满足要求。

基于滑模变结构的异步电机转速控制系统

ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｉｍｐｒｏｖｅｄｖｒｉａａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅＭＲＡＳｓｐｅｅｄｏｂｓｅｒｖｅｒｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｃｋｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗａｓｇｏｏｄ，ｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅ
ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ，ｔｏａｐｐｒｏａｃｈｌａｗｌｇａｏｒｉｔｈｍａｓｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｍｅａｎｓｂｙｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃｏｎｓｔａｎｔｓｐｅｅｄｒｅａｃｈｉｎｇ
摘要：在无速度传感器转速估算系统中，针对传统滑模变结构不连续开关特性引起的估算转速抖振现
象，利用具有光滑连续特性的ｓｉｇｍｏｉｄ（）函数对传统变结构模型算法进行改进，设计了一种变结构模型参考自适应（ＶＳ — ＭＲＡＳ）的速度观测器，提高了估算的准确性；在此基础上，以趋近律算法作为优化手段，通过对传统等速趋近律算法公式的改进，设计了一种新型滑模转速调节器。通过仿真试验，改进后的变结构ＭＲＡＳ转速观测器跟随性良好，消除了抖振现象。将新型滑模转速调节器代替常规的ＰＩ转速调节器在ＶＳ — ＭＲＡＳ速度观测器的矢量控制系统中进行验证，结果表明所设计的转速调节器解决了转速超调量大的问题，从而使得估算

基于滑模变结构控制的对转无刷直流电机调速系统

了较好的控制效果。本文借鉴文献［０提出外环１］
Ａｂｓｒｔ：ｈｅｂａｉｆｔｉｃｐｉｓｏｏｎｅｏａｉｇｐｅｍａｎｔｍａｎｔｂｕｓｌｓｔａｃＯｎｔｓｓｏｐｒｎｉｌｅｆｃｕｔｒｒｔｔｎｒｎｅｇｅｒｈｅｓＤＣｔｒ，ｉｕａｉｎｍｏｅｈｅｍｏｏｓａｓｍｌｔｏｄｌ
器，内环也采用Ｐ调节器的双闭环调速系统进行对比，Ｉ并利用Ｍｔｂ真验证，用趋近率法的滑模变结构控制调ａａ仿ｌ采速系统可以有效地抑制超调，高转速响应速度，有很好的鲁棒性。方法简单易行。提具关键词：转无刷直流电机；Ｉ对Ｐ调节器；滑模变结构控制；近率趋中图分类号：Ｍ３Ｔ３文献标识码：Ａ文章编号：０－０８２１）０Ｏ４ — ４１４７１【００１一０４００
ＣｏｎｅｔｔｇＰｒｎｎａｎｔＢｒｓｌｓｕｔｒＲｏａｉｅｍａｅｔＭｇｅｕｈｅｓＤＣｏｏｓＢｓｄｏｈｉｇＭｏｅＶａｉｂｅＳｒｃｕｅＣｎｒｌｎＭｔｒａｅｎＳｄｌｄｒｌｔｕｔｒｌａｏｔｏ
ａｄｒｂｓｎｓ．ｉｌｔｎｒｓｌｅｉｔｖｌｉｎｒｖｈｔｈｒｐｓｄｍｅｈｄｉｅｓｏｒａｉｅｎｏｕｔｅｓＳｍｕａｉｅｕｔｖｒｙｉａｉｔａｄｐｏｅｔａｅｐｏｏｅｔｏｓａｙｔｅｌ．ｏｓｆｓｄｙｔｚ

基于滑模变结构的永磁同步电机调速系统设计

当采用 i d = 0 的矢量控制时，上式可以简化为：
[ ]
· ·
iq
ωr
[ ]
TL （ 2）
式中，u q ，i q 为定子电压电流 d、 q 轴分量； R 为定
26 收稿日期： 2010-08mail： wangzhiyu1972@ 163．com 作者简介：王志宇（ 1972 ），男，博士研究生，主要研究方向为电机运动与控制． Email： cswang@ me．ustb．edu．cn 王长松（ 1948 ），男，教授，博士生导师，主要研究方向光机电一体化。E-
· 54 ·
44 卷
{
定义电流滑模面为：
t t
s1 = c11 x1 + c12
0 t
x1 dt = c11 （ i d － i * d ） + c12
0 t
（ id － i* d ） dt （ iq － i* q ） dt
0
s2 = c21 x2 + c22
0
x2 dt = c21 （ i q － i * q ） + c22
s =· x 1 + cx1 = － εsigns － ks
将状态方程和滑模面方程代入得： iq = p B J T L + ω r － c（ ω － ω * ）－ εsigns － ks J J p ψf
2
(
)
（ 6）
2. 2
滑模电流调节器的设计（ 1 ）滑模面的设计取状态变量为：
1. 3
（ 8）主要考虑两个原因：对于电流控制，一般需要电流差值变化的一阶和二阶导数项。电流差值变化加速度易引入放大的噪声信号，使速度控制性能变差，所以在滑模面中未采用加速度项。

基于新型滑模算法的永磁同步电机转速控制研究

可靠、损耗小、效率高等优点，广泛应用于航天、军
、、智能制造等高要求
〔T。于
PMSM是一变量、
、
和变参数的
*基金项目：江苏省科技成果转化专项资金项目(BA2017099)
作者简介：朱笋(1991-)，女，硕士研究生，研究方向为电机控制。洪荣晶(1963-)，男，博士生导师，研究方向为机械电子工程和高端智能装备。李盛寅(1994-)，男，硕士研究生，研究方向为机器人控制。
ZHU Sun， HONG Rongjirtg， LI Shengyirt
(College of Mechanical and Poner Engineering，Nanjing Tech University，Nanjing 211800，China)
Abstract: In the speed control system of permaneny magnet synchronous motos ( PMSM)，PI controlles could not meet the requirements of high precision control. A sliding mode veriable structure control method based on a new reaching law it proposed. The new reaching law combined the adventages of exponential reaching law and poweo reaching law，and with the addition of system state veriables，V could eectively suppress the chattering of sliding mode controlles in the sliding stage. The constant velocity approaching term was related t。the sliding surfaco switching function，which ensured the effective and steady approaching of the reaching law near s . 0 and weakened chattering ； the exponentid approaching term was associated with the system state vvriable "1 te increass the approaching speed. The stability of the proposed method was proved by using the Lyapunov stability theory. The speed controllee based on the new sliding mode algorithm was compared with the PI speed controlles and the traditionai sliding mode controlles by simulation. The simulation resultr undeo the no-load start，sudden load and veriable motion conditions showed that the system using this conCoVes could achiew rapid responss，high stability and stong resistance te load disturbanco.

滑模控制方法在电机转速控制中的应用

Ｇ。ｎｇｙｉｙｕＪｉｓｈｕ￣－ｒｚ－￣；ｇＩ滑模控制方法在电机转速控制中的应用
王伟光
（哈尔滨电气动力装备有限公司，黑龙江哈尔滨１５００４０）
摘要：滑模控制方法属于非线性控制方法中的一种，现以永磁同步电机为对象，提出采用滑模控制方法对其进行转速孝搴制并验证
运动状态都能够达到系统的平衡点；其次，设计滑模控制律，使系统的状态能够由初始状态运动到滑模面上，并沿着滑模面达
到系统的平衡点。滑模控制律设计完成之后，系统就能沿着滑模面达到平衡点，因此，滑模面的设计好坏在很大程度上影响着系统的动态性能。常用的滑模面主要有线性和非线性之分，最常用的线性滑模面的形式如式（１）所示：
直接决定了先进的控制算法的实际应用，在微处理技术较为落后的时候，高性能的控制算法只能进行理论研究，而缺乏实现的工具］。近年来，随着微处理技术的快速发展，出现了许多高性能的微处理器，运算能力大大增强，从而为精度更高、控制
果能够控制系统的状态点达到滑模面，或者有限次穿过滑模面之后停留在滑模面上，就能够使系统的状态沿着滑模面达到平衡点。因此，采用滑模变结构控制技术控制非线性对象包括２个步骤：首先设计系统切换函数，即滑模面，处于该滑模面上的

基于神经滑模变自抗扰控制的感应电机变频调速系统设计

基于神经滑模变自抗扰控制的感应电机变频调速系统设计感应电动机是工业生产中常用的一种驱动设备，其调速系统设计对于提高生产效率和运行稳定性具有重要的意义。

本文将基于神经滑模变自抗扰控制理论，设计一种适用于感应电机的变频调速系统，以实现电机的高效运行和稳定调速。

一、引言二、感应电机调速系统设计原理感应电机调速的基本原理是通过改变电机的供电频率和电压来控制电机的转速。

常用的调速方法包括电阻调速、变压器调速、变频调速等。

变频调速是一种经济、灵活、调速范围广的调速方法，被广泛应用于工业生产中。

2.神经滑模变自抗扰控制原理神经滑模变自抗扰控制是一种先进的控制理论，其核心思想是通过神经网络对系统的非线性特性进行建模，利用滑模控制和自抗扰控制技术来抵消系统的外部扰动和参数变化，实现对系统的精确控制。

基于神经滑模变自抗扰控制的感应电机变频调速系统包括以下几个部分：感应电机、变频器、传感器、神经网络控制器、滑模控制器、自抗扰控制器等。

变频器用于改变电机的供电频率和电压，从而控制电机的转速；传感器用于采集电机的运行状态信息，反馈给控制器；神经网络控制器用于对电机的非线性特性进行建模，实现对电机的精确控制；滑模控制器和自抗扰控制器分别用于抵消系统的外部扰动和参数变化，保证系统的稳定性和鲁棒性。

2.系统设计步骤(1)系统建模：利用神经网络对感应电机的非线性特性进行建模，构建感应电机的神经网络模型，并利用实验数据对模型进行训练和验证。

(2)控制器设计：设计滑模控制器和自抗扰控制器，分别用于抵消系统的外部扰动和参数变化，保证系统的稳定性和鲁棒性。

(3)系统仿真：然后，利用仿真软件对设计的调速系统进行仿真验证，分析系统的动态响应和稳定性。

(4)系统实验：通过实际实验对设计的调速系统进行验证，优化控制参数，验证系统的性能和稳定性。

四、实例分析1.系统参数设置电机额定功率：5KW电机额定转速：1500r/min变频器额定频率范围：0-50Hz神经网络隐层节点数：10滑模控制器参数：λ=0.1，μ=1自抗扰控制器参数：α=0.1，β=0.12.系统建模3.控制器设计4.系统仿真5.系统实验实验结果显示，基于神经滑模变自抗扰控制的感应电机变频调速系统具有较好的调速性能和系统稳定性，能够实现对电机的精确控制和稳定调速。

基于滑模变结构的异步电机转速控制系统

基于滑模变结构的异步电机转速控制系统袁亮;张斌;张增华【摘要】In the speed sensorless speed estimation system,according to the traditional sliding mode variable structure discontinuous switching characteristics caused by the estimated speed of the chattering phenomenon,with smooth continuous characteristic sigmoid() function to the traditional variable structure model algorithm was improved design a VS-MRAS structure model reference adaptive variable speed observer,to improve the accuracy of the estimation;on this basis,to approach law algorithm as the optimizing means by the traditional constant speed reaching law algorithm formula improved,a new sliding mode speed regulator was designed.Through the simulation experiment,improved variable structure MRAS speed observer with the tracking performance was good,to eliminate the chattering phenomenon;then the novel sliding mode speed regulator to replace the conventional PI speed regulator in VS-MRAS speed observer for vector control system for verification.The results showed that the designed speed regulator solved the speed overshoot problem,so that the estimation error was reduced.%在无速度传感器转速估算系统中,针对传统滑模变结构不连续开关特性引起的估算转速抖振现象,利用具有光滑连续特性的sigmoid()函数对传统变结构模型算法进行改进,设计了一种变结构模型参考自适应(VS-MRAS)的速度观测器,提高了估算的准确性;在此基础上,以趋近律算法作为优化手段,通过对传统等速趋近律算法公式的改进,设计了一种新型滑模转速调节器.通过仿真试验,改进后的变结构MRAS转速观测器跟随性良好,消除了抖振现象.将新型滑模转速调节器代替常规的PI转速调节器在VS-MRAS速度观测器的矢量控制系统中进行验证,结果表明所设计的转速调节器解决了转速超调量大的问题,从而使得估算误差减小.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)001【总页数】6页(P34-39)【关键词】滑模变结构;模型参考自适应;异步电机;趋近律;滑模转速调节器;矢量控制【作者】袁亮;张斌;张增华【作者单位】兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州 730070;兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州 730070;兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】TM346近年来，无速度传感器因其高可靠性、低成本和无需检测硬件等优点已经被广泛应用于各种交流调速系统场合中。

基于滑模变结构控制的异步电机调速系统研究的开题报告

基于滑模变结构控制的异步电机调速系统研究的开题报告一、选题背景及意义随着工业自动化的发展，异步电机在工业生产中得到了广泛应用。

异步电机在工业生产中具有运行可靠、噪声小、维护方便等优点，成为了工业生产的重要动力设备之一。

异步电机调速系统就是控制异步电机的电力电子调速系统，其性能的优劣直接影响到生产效率和能源消耗。

因此研究异步电机调速系统的控制方法及其性能优化具有重要的理论和应用价值。

目前，针对异步电机调速系统的控制方法有很多，常见的有PID控制、模糊控制、神经网络控制等。

其中，滑模变结构控制被广泛应用于不确定性系统和非线性系统的控制中，具有高鲁棒性和强迫解耦作用，对于异步电机调速系统的控制具有重要意义。

二、研究内容和思路本课题主要研究基于滑模变结构控制的异步电机调速系统，包括以下内容：1. 建立异步电机数学模型：异步电机作为电力电子调速系统的核心部件，需要基于其建立数学模型来进行控制算法的设计。

2. 设计滑模变结构控制器：通过分析异步电机调速系统的控制特点，设计滑模变结构控制器。

3. 仿真实验与性能评价：通过Matlab/Simulink工具对所设计的滑模变结构控制器进行仿真，分析控制系统的性能。

本课题的思路为：先建立基于dq轴通用电机模型的数学模型；对其进行控制器设计，采用基于滑模变结构控制方法；对所设计的控制器进行仿真实验，并通过仿真软件对其性能指标进行评价。

三、研究预期成果本研究的预期成果主要包括以下几个方面：1. 建立异步电机调速系统的数学模型，并对该模型进行状态观测。

2. 设计基于滑模变结构控制的异步电机调速系统控制器。

3. 利用Matlab/Simulink对所设计的控制器进行仿真验证，分析其性能指标，并与其他常用调速控制方法进行比较。

4. 验证所设计的控制器的实用性和可行性，为实际应用提供参考依据。

四、研究计划本课题的研究计划为：1. 第1-3周：对异步电机调速系统建立数学模型。

2. 第4-6周：设计基于滑模变结构控制的异步电机调速系统控制器。

基于神经滑模变自抗扰控制的感应电机变频调速系统设计

基于神经滑模变自抗扰控制的感应电机变频调速系统设计感应电机是工业生产中常用的一种电机，它具有结构简单、维护方便、使用寿命长的特点，因此被广泛应用于各种工业设备中。

在传统的感应电机调速系统中，通常会采用变频器来控制电机的转速，以满足工艺要求。

由于感应电机的非线性、时变特性以及外界扰动等因素的影响，使得传统的变频调速系统存在一定的控制精度和稳定性方面的问题。

为了解决这些问题，本文将基于神经滑模变自抗扰控制方法设计感应电机变频调速系统，以提高系统的控制性能和稳定性。

一、感应电机变频调速系统的原理1. 感应电机感应电机是一种常见的交流电机，它由定子和转子两部分组成。

当定子上通以交流电流时，会在转子上感应出电动势，从而产生转矩，使得电机转动。

感应电机具有结构简单、运行可靠、使用寿命长等优点，因此在工业生产中得到广泛应用。

二、基于神经滑模变自抗扰控制的感应电机变频调速系统设计为了提高感应电机的调速系统的控制性能和稳定性，本文将采用神经滑模变自抗扰控制方法进行系统设计。

神经滑模变自抗扰控制是一种综合利用神经网络和滑模控制技术的先进控制方法，它具有良好的自适应性和鲁棒性，能够有效克服感应电机系统中的非线性、时变特性和外界干扰。

1. 神经网络模型利用神经网络建立感应电机的数学模型，通过神经网络对电机系统进行建模和辨识，得到系统的非线性动态特性。

然后，利用神经网络的学习能力和自适应性，对系统的非线性特性进行补偿和修正，以提高系统的控制精度和稳定性。

2. 滑模控制策略引入滑模控制策略，利用滑模控制器对感应电机系统进行控制。

滑模控制器能够通过引入滑模面来抑制系统的非线性和时变特性，实现对系统的快速跟踪和鲁棒稳定控制。

滑模控制器对系统的干扰具有很强的抑制能力，能够有效克服外界扰动的影响。

三、系统仿真与实验验证为了验证所设计的基于神经滑模变自抗扰控制的感应电机变频调速系统的性能，进行了系统的仿真和实验验证。

通过对感应电机系统进行建模和仿真分析，验证了所设计的控制方法对系统的控制性能和稳定性的改善效果。

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)。

１Ｉ
Ｉ－ｐ－ｐ
，，，Ｓ
，ＪＳｌ
（７）
２．２发动机执行器的数学模型Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３分别为执行机构反馈弹簧和定心弹簧的弹性系数以及液留力系数。Ｍ为电磁阀运动件等效质量。Ｃ、Ｃｔ分别是
４滑模控制器仿真结果与对比
于比例切换函数的滑模变结构发动机转速控制系统的方法，用
的，如果不考虑机组的摩擦力矩，ＭＭ。分别为发动机的输出
扭矩和发动机的阻力矩，可以根据达朗贝尔定理，发动机的运动
７６
基于滑模变结构的发动机转速控制系统
基于滑模变结构的发动机转速控制系统
ＳｙｓｔｅｍｏｆＥｎｇｉｎｅＳｐｅｅｄＣｏｎｔｒｏｌＢａｓｅｄｏｎＳｌｉｄｉｎｇＭｏｄｅＣｏｎｔｒｏｌＭｅｔｈｏｄｓ
轨内部油压，ｓ为油泵活塞的截面积。
Ｉ △ Ｕ３＝月 △ 『＋Ｌ鲁△ ｆ
｛Ｍ
（Ｓ）
鲁Ａｙ＋（ＫＩ＋Ｋ２一ｃｆ △ 『：。
（５）
（６）
ＩＫｑＡｙ — △ 州，（ｃ — Ｃ￣）Ａｐ。＝０
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｖａｒｉａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｅｎｇｉｎｅ．ｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＰＩＤ，Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ
目前，国内大多数发动机测试台架控制系统都采用ＰＩＤ控制来实现转速系统的自动控制，其具有结构简单、适应性强、可
机及其执行器的数学模型。
２．１发动机数学模型发动机的稳定工况是由给定负荷下曲轴的恒定转速来表征
张鹏暨仲明（杭州电子科技大学智能控制与机器人研究所，浙江杭州３１０ｏ１８）
摘要
针对工业中传统的发动机ＰＩＤ转速控制系统存在其经常性参数整定不良，运行工况适应性差，且很难同时很好地满足
稳态精度、动态稳定性、平稳性和快速性的要求等问题，提出一种基于比例切换函数的滑模变结构发动机转速控制系统。进而介绍了发动机转速控制数学模型，并通过Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真与传统的ＰＩＤ转速控制方法进行对比，验证滑模变结构控制在发动机这种高阶非线性多变量系统中具有响应速度快，超调量小和控制精度高等优点。
关键词：滑模变结构，发动机，转速控制器，ＰＩＤ，Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ
ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｅｎｇｉｎｅｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈＰＩＤｅｘｉｓｔｉｎｇａｄｖｅｒｓｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｔｔｉｎｇ，ｐｏｏｒａｄａｐｔ — ａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｉｔｉｓｖｅｒｙｄｉｆｉｃｕｌｔｆｏｒａｓｍｏｏｔｈａｎｄｆａｓｔｔｏｍｅｅｔｔｈｅｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅａｃｃｕｒａｃｙ．ｇｏｏｄｄｙｎａｍｉｃｓｔａｂｉｌｉｔｙａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ＳＯａｖａｒｉａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｅｎｇｉｎｅｓｐｅｅｄｒａｔｉｏｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｄｔｈｅｅｎｇｉｎｅｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＭａｔｌａｂ／ＳｉｍｕｌｉｎｋｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＰＩＤｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌ，ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｖａｒｉａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｈｅｅｎｇｉｎｅｏｆｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｈｉｇｈｏｒｄｅｒｎｏｎｌｉｎｅａｒｍｕｌｔｉｖａｒｉａｂｌｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｓｍａｌｌｏｖｅｒｓｈｏｏｔａｎｄｈｉｇｈｃｏｎｔｒｏｌｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．
令ｍ、ｎ为时间常数，发动机执行器的简易控制模型为：
综合，发动机模型和执行器模型后的被控对象传递函数为：
Ｇ（ｓ）＝Ｇｏ（ｓ）．ＧＨ（ｓ）
・Ｔｓ＋Ｉ。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ而ｌ，十，丽
．
．
方程可以写成：
Ｊ — ＝Ｍｄｄ —Ｍｃｃ
Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ建立发动机转速实时仿真平台。
１发动机转速控制原理
当偏离平衡工况产生微小波动时，令ＭＭ ‘ １）ｏ为发动机在稳定状态时的阻力矩、输出力矩和曲轴角速度， △ Ｍ。、 △Ｍｄ、 △ ‘ Ｉ）
机的输出力矩Ｍ与燃油喷射量Ｑ有关，同时也可以看成是油泵上的油门开度Ｚ的函数。而发动机的输出力矩Ｍ也与曲轴角
速度有关。因此输出力矩Ｍｄ是Ｚ和（ｏ的函数；另一方面，阻力
矩Ｍ。跟负荷Ｌ以及曲轴角速度（Ｉ）有关，所以可得：
动机的数学模型为［２］：
《工业控制计算机）２０１４年第２７卷第９期
Ｇｏ（ｓ）＝ｅ一。（４）
当Ｓ＝１为阶跃响应，Ｓ＝２为正弦响应，控制率取为：
ｕ＝（ｄＪｅＩ＋Ｂｅ）ｓｇｎ（ｓ）
ｆ △ Ｍｄ＝（
图１发动机转速控制系统结构原理
＋（訾） △ ｚ
ＩＬ △ Ｍｃ：（口 ‘ ＩＪ） △ 州ｏＬ）ＡＬ
带人达朗贝尔定理公式，可以得到：
调速系统由速度给定机构、控制器、执行器、发动机和速度
√ ＋［（）＿（尝）】 △ ｅ｝－（） △ ｚ－（）ＡＬ（３）
上式中，（ａＭＪａ（ｏ）一（ａＭ＠ａ￣）为发动机自稳定系数，令其
监测机构等结构组成，如图１所示。
各环节的作用分别是：速度传感器测量发动机机的速度，并
将公式（３）两边同除发动机的额定力矩Ｍ幽。同时，Ｔａ表示
为基础通过控制器整定，计算结果作为控制信号输出给执行器驱动机构；执行元件根据控制器的输出信号调节喷油量，使速度变化并稳定在设定速度。
２发动机转速控制系统数学模型由图１可知，整个系统的被控对象数学模型主要包括发动
发动机加速度的时间常数，Ｋ表示发动机油泵齿条单位行程引
起输出力矩的变化值，发动机调速过程中会出现喷油发火延迟和进排气道的容积惯性滞后，，ｒ代表发动机模型滞后时间。则发
靠性高和使用方便等特点。但是，传统ＰＩＤ控制需要依靠准确的
动态模型，且当控制对象不同时，控制器的参数自动调整以适应
外界环境的变化，所以其控制效果越来越无法满足现代发动机转速控制的要求。本文以发动机转速为控制对象，介绍了一种基