惯性变化时无刷直流电机的鲁棒控制器设计

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基于混合控制器的飞轮储能系统鲁棒控制方法

电器与能效管理技术(！〇18N〇.11)♦规模化储能技术专辑•储能电池技术•基于混合控制器的飞轮储能系统鲁棒控制方法司刚(国网天津市电力公司城西供电公司，天津30〇190)摘要：定子永磁型无刷电机具有结构简单、维护简单及效率高等优势，通常作为飞轮储能系统中所用的集成电机，针对其在飞轮储能系统中的应用，研究其负载扰动、系统参数变化及转矩脉动等不确定性因素对系统运行性能的影响，制定了把重复控制器与扰动观测器联合应用的控制方案。

在建立永磁无刷直流电机数学模型的基础上，根据内模原理设计专门抑制周期性扰动作用的重复控制器来消除转矩脉动对系统的不良影响，同时将参数改变造成的电机模型误差和负载扰动当作系统扰动进行处理，借助扰动观测器实施观测作为补偿信号反馈到输入端以抵消扰动对系统的影响。

理论分析和仿真试验结果验证了所提控制算法的可行性和有效性，采用本方案可明显提高系统的鲁棒性能。

关键词：飞轮储能，■永磁无刷电机；重复控制器；扰动观测器；混合控制器中图分类号：TM 315 文献标志码#A文章编号#2095-8188(2018)11-0046-06D O I：10.16628/j. cnki. 2095-8188. 2018.11.007司刚（1972—），男，高级工程师，主要从事配电运行管理、电力营销管理、电力建设等工作。

Robust Control Metliod Based on Hybrid Controller forFlywheel Energy Storage SystemSI Gang(W est Tianjin MunicijDal Electric Power Company of State G rid，Tianjin 300190，C hina)Abstract ：Stator permanent magnet brushless motor has the advantages of simple structure，simple maintenanceand high efficiency. It is usually used as an integrated motor in flywheel energy storage system. Considering itsfunction in flywheel energy storage system，this paper studied the effect on the performance of the sy its uncertain factors such as load disturbance，system parameter change and torque ripple. Meanwhile，the paper alsoproposed a hybrid control strategy，which is to combine the repetitive controller ( RC) and the disturbance (DOB) . Firstly，on the basis of establishing the mathematical model of permanent magnet brush less DC motor，thepaper uses a repetitive controller exclusively designed to suppress the periodic disturbance according to the principleof internal model，to eliminate the bad effects of torque ripple on the system. At the same time，the motor m and load disturbance caused by parameter change are regarded as system disturbance，and the disturbance o is used to observe the motor model error and load disturbance，and then the observing re signal feeding back to the input end to counteract the disturbance to the system. The theoretical analysis andsimulation results verify the feasibility and effectiveness of the proposed control algorithm，and the robustperformance of the system can be significantly improved by using this scheme.Key words ：flywheel energy storage; permanent magnet brushless motor; repetitive controller $disturbance observer；hybrid controller0引言储能技术作为工业现代化中承载技术核心的多能互补、互动一体工程应用将引领第三次工业革命的的发展蓝图[11]。

鲁棒控制原理及应用举例

鲁棒控制原理及应用举例摘要：本文简述了鲁棒控制的由来及其发展历史，强调了鲁棒控制在现代控制系统中的重要性,解释了鲁棒控制、鲁棒性、鲁棒控制系统、鲁棒控制器的意义，介绍了鲁棒控制系统的分类以及其常用的设计方法，并对鲁棒控制的应用领域作了简单介绍，并举出实例。

关键词：鲁棒控制鲁棒性不确定性设计方法现代控制系统经典的控制系统设计方法要求有一个确定的数学模型。

在建立数学模型的过程中，往往要忽略许多不确定因素：如对同步轨道卫星的姿态进行控制时不考虑轨道运动的影响，对一个振动系统的控制过程中不考虑高阶模态的影响等。

但经过以上处理后得到的数学模型已经不能完全描述原来的物理系统，而仅仅是原系统的一种近似。

对许多要求不高的系统，这样的数学模型已经能够满足工程要求。

然而，对于一些精度和可靠性要求较高的系统，如导弹控制系统设计，若采用这种设计方法，就会浪费了大量的人力物力在反复计算数弹道、调整控制器参数以及反复试射上。

因此，为了解决不确定控制系统的设计问题，科学家们提出了鲁棒控制理论。

由于鲁棒控制器是针对系统工作的最坏情况而设计的，因此能适应所有其它工况，所以它是解决这类不确定系统控制问题的有力工具。

鲁棒控制（Robust Control）方面的研究始于20世纪50年代。

上世纪60年代，状态空间结构理论的形成，与最优控制、卡尔曼滤波以及分离性理论一起，使现代控制理论成了一个严密完整的体系。

随着现代控制理论的发展，从上世纪80年代以来，对控制系统的鲁棒性研究引起了众多学者的高度重视。

在过去的20年中，鲁棒控制一直是国际自控界的研究热点。

通常说一个反馈控制系统是鲁棒的，或者说一个反馈控制系统具有鲁棒性，就是指这个反馈控制系统在某一类特定的不确定性条件下具有使稳定性、渐进调节和动态特性保持不变的特性，即这一反馈控制系统具有承受这一类不确定性影响的能力。

设被控系统的数学模型属于集合D，如果系统的某些特性对于集合U中的每一对象都保持不变，则称系统具有鲁棒性。

基于鲁棒非线性控制的无刷直流电机调速系统

中图分类号：Ｔ２３Ｍ３Ｐ７；Ｔ６＋１文献标志码：Ａ文章编号：１０－８８２１）１０４－３０１６４（０２０－０７０
ＲｏｕｔＮｏｌｅｒＣｏｔｏｆＢＬＤＣｏｏｐｅｅｖｙｔｍｂｓｎｉａｎｒｌｏｎＭｔｒＳｅｄＳｒｏＳｓｅ
ＷＡＮＦｉｏｇ，ＣＧｅｈｎＨＥＮＧｕｙｎＧｏａｇ
（ｏｅｅｏｌｔｃｌｎｉｅｉｎｕｏａｉ，Ｆｚｏｎｅｉ，ｕｈｕ３００，ＣｉａＣｌｇｅｒａｇｎｒｇａｄＡｔｍｔｎｕｈｕＵｉ￣ｔＦｚｏ５１８ｈｎ）ｌｆＥｃｉＥｅｎｏｖｙ
ｔｒａｃ．ＳｍｕａｉｎｅｅｃｒｅｕｎＭａｌ／ｉｌｋＴｅｒｓｈｏｆｍｈｔｔｅｐｏｏｅｏｔｏｕｂｎｅｉｌｔｓｗｒａｒｄｏｔｉｔｏｉｂａＳｍｕｉ．ｈｅｕｓｃｎｉｔａｈｒｐｓｄｃｎｒｌｎｒｓｈｍｅｃｎａｈｅｅｆｓ，ｍｏｔｎｃｕａｅｔｃｉｇｏｒｅｐｅｃｅａｃｉｖａｔｓｏｈａｄａｃｒｔｒｋｎｆａｇｔｅｄ，ａｄｈｓｇｏｅｆｒａｃｏｕｔｅｓａｔｓｎａｏｄｐｒｍｎｅｒｂｓｎｓｏ
入一个线性扩展状态观测器来同时估计系统未知状态和扰动，以消除扰动引起的稳态误差，最终的控制系统具有快速平稳且准确的理想跟踪性能。本文
０引言
无刷直流电机（ＢＤＭ）ＬＣ是利用电子换相技术

基于反步法的直流电机鲁棒速度跟踪控制

基于反步法的直流电机鲁棒速度跟踪控制曹叠吴玉香胡跃明（华南理工大学自动化科学与工程学院，广东广州，510640）摘要：为实现具有电枢反应非线性和参数不确定性的直流电机速度跟踪控制，采用自适应反步法，设计了鲁棒自适应速度跟踪控制器。

首先推导了电机的非线性动态模型并考虑了电机转动惯量及负载转矩的不确定性，然后经非线性变换并利用线性参考模型导出了系统的误差动态方程，基于自适应反步法设计了鲁棒速度跟踪控制器，最后对其稳定性进行了分析证明。

关键词：自适应反步法；鲁棒性；电枢反应非线性；直流电机中图分类号：TP273 文献标识码：A基金项目：《具有动态回滞非线性系统的鲁棒自适应控制》国家自然科学基金委员会NO.60374016Robust Velocity Tracking Control of DC Motor Based on Adaptive BacksteppingCao Die Yu-xiang Wu Yue-Ming HuCollege of Automation Science and Engineering, South China University ofTechnology,510641,GuangzhouAbstract: A robust adaptive velocity tracking controller based on adaptive backstepping is designed for a DC motor with nonlinear of armature reaction and parameter uncertainty. The nonlinear dynamic model of the motor is firstly derived, in which the parameter uncertainties such as the inertia and load torque are considered. Then by using linear reference model and suitable nonlinear coordinate transformation, error dynamical function of system is derived and the robust velocity tracking controller is proposed based on adaptive backstepping, and then stability of the system is also proved.Key words: adaptive backstepping; robust; nonlinear of armature reaction; DC motor本文在考虑直流电机非线性特性(由电枢反应引起)的基础上，采用非线性的控制方法---自适应反步法设计了鲁棒速度跟踪控制器。

Robust motion Controller Design for High-Accuracy Positioning system高精度定位系统鲁棒运动控制器设计

当所需的输出直接用作参考输入则闭环动态需设置跟踪性能的限制。要恢复动态延迟，所需的输出需求由前馈控制器进行处理。封闭的循环系统,其中包括扰动观测器和位置环控制器,在指定的带宽所存在的扰动以及根据变化的惯性和粘滞摩擦参数的鲁棒。因此名义闭环动力学是一个可靠的前馈控制器的设计为精确的轨迹跟踪模型。在许多运动控制应用中，所需的输出是预先考虑的。基于这一事实，前馈控制器利用可用的所需的未来输出值和综合参考得到闭环系统的输入值。零相位误差跟踪控制器(ZPETC)由Tomizuka提出于[9]中也适用于本文。在[10]中,Tomizuka也总结了过去和现在的研究的关于数字跟踪控制器设计。
考虑因素在选择Q(s)的时候。注意,(1 - Q(s))
和Q(s)可以分别被视为一种灵敏度函数和互补的灵敏度函数的速度反馈循环。这个研究已经选择一个三阶二项式滤波器来满足其属性。
在Umeno和Hori[14]中已经提出一般形式和选择二项式过滤器来得到Q(s)。
扰动观测器可以实现的数字化的几种方法。实验结果通过五部分获得将它转换成结构由图5展示，采用双线性变换到G1和G2(s)并将其转换为数字滤波器。前馈摩擦补偿器在后面解释。在[2]中由另一种方式可以实现。
一介绍
现代机械系统,如机床、微电子制造设备、机械手、自动检测机必须由运动控制器支持以确保稳健，高速，和高精度定位/跟踪性能。高生产力通常需要高速操作。精确需求变得更加严格是因为在现代机械设备或微电子产品中组件的大小的变小。这个是通过设置测量精度来实现的。编码器的使用,目标是使误差靠近包含瞬变的编码器分辨率的定位值。鲁棒性不仅仅是暗示鲁棒性的稳定也有性能的稳健性。当动态特性从一个单位变换到另一个在不同操作期间的一个单位的特征的一个重要的要求是避免控制器参数的调节的过于灵敏。

无刷直流电机的控制系统设计与研究

第１４卷
第２期２０１４年１月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ１．１４Ｎｏ．２Ｊａｎ．２０１４
１６７１ —１８１５（２０１４）０２ — ０１０４ — ０４
ＳｃｉｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
易使系统存在一种 “ 抖振 ” 问题，因此需采取必要的措施使 “ 抖振 ” 在一定的范围内削弱。
＋
钥
㈩
式（１）中：、 “ 分别为０相、６相、Ｃ相绕组电压；ｉｉ、ｉ分别为各定子相绕组电流；ｒ为定子电阻；Ｌ为定子相自感；Ｍ为定子相互感；ｅｅ、ｅ分别为
２反演自适应滑模变结构控制算法的速度控制器设计
２．１反演自适应滑模变结构控制的原理
２＝Ａｍ２＋ＢｍＵ２＋＿厂＋１
定义Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数：
：＋
１
（１８）
反演设计方法又称反步法、回退法，即是将复杂的非线性系统分解成不超过系统阶数的子系统，然后为每个子系统分别设计李雅普诺夫函数和中问虚拟控制量，一直“ 后退 ” 到整个系统，直到完成整个控制律的设计，通常与李雅普诺夫型自适应律结合使用，从而使整个系统满足期望的动静态性能指标。系统描述：被控对象为
⑥

无刷直流电动机的动态边界层鲁棒控制

中图分类号：Ｍ３Ｔ３文献标识码：Ａ文章编号：０４７１（０１０ — ０２０１０ — ０８２１）５０６ — ５
ＤｙａｉｕｎｄｒｙｒＲｏｓｎｔｏｏｕｈｅｓＤＣｏｏｓｎｍｃＢｏａｙＬａｅｂｕｔＣｏｒｌｆｒＢｒｓｌｓＭｔｒＳＵＮｉｇ— ｕｎ，ＭｎｘａＸＵＢｏ，ＡＮｉｙｎＦＷｅ— ｕ
０引言
无刷直流电动机不像传统直流电动机那样采用机械接触式换流机构，而是采用电子换相，克服了传统电机存在的机械摩擦带来的噪声、花及寿命短火
层方法。在现有的无刷直流电动机控制系统文献
中，于变结构控制技术的研究已经较为深入关
ｌｙｒａｅ．Ｔｈｅｅｆｃｉｅｓｆｔｅｐｏｓｄｃｎｔｏｔａｅｙｗａｅｎｔａｅｙｔｅｐｅｅｔｄｎｍｅｉａｅｕｔ．ｆｅｔｖｎｅｓｏｈｒｐｏｅｏｒｌｓｒｔｇｓｄｍｏｓｒｔｄｂｈｒｓｎｅｕｒｃｌｒｓｌｓＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｙｍｉｏｄｒａｅｎｎｉｅｒｒｂｕｔｃｎｔｏ；ｍｓｅｓＤＣｔｒｄｎａｃｂｕｎａｌｙｒ；ｏｌｎａｏｓｏｒｌｂｈｌｓｙｍｏｏｓ
ｈｇｏｔｌｃｕａｙｍａｅｄｔｃａｔｒｇＴｅｅｏｅ，ｏｌｅｒｒｂｓｃｎｒｌｒｗｔｙａｃｂｕｄｒｙｒａｅｉｈｃｎｒｃｒｃｙｌａｏｈｔｉ．ｈｒｆｒａｎｎｉａｏｕｔｏｔｌｉａｄｎｍｉｏｎａｙｌｅｓｄ — ｏａｅｎｎｏｅｈａｗｓｎｄ，ｎｈｅｆｒｎｅｏｈｌｓｏｐｓｓｍｎｅｔａｅ．ｉｈｒｐｓｄｃｎｒｌｒｈｙｔｍｘｉｉｏｄｉｅａｄｔｅｐｒｍａｃｆｔｅｃｏｅｌｏｙｔｉｖｓｉｔｄＷｔｔｅｐｏｏｅｏｔｌ，ｔｅｓｓｅｅｈｂｔｇｏｇｏｅｇｈｏｅｓ

【推荐】无刷直流电机调速系统鲁棒性设计

专业推荐↓精品文档无刷直流电机调速系统鲁棒性设计魏海峰,李萍萍,包晓明,韩　彬(江苏大学电气信息工程学院,镇江　212013)摘　要:为提高无刷直流电机调速系统的鲁棒性,利用扰动观测器对外部负载转矩扰动进行估计并加以补偿,利用模糊自适应控制器实现P I D参数的在线自整定,以适应因系统内部参数变化引起的扰动。

仿真和实验表明,所设计的调速系统对系统负载扰动和参数变化的鲁棒性较好,并具有较高的速度跟踪精度。

关键词:无刷直流电机;鲁棒性;扰动观测器;模糊自适应控制;仿真;实验Robust ness D esi gn of Brushless DC M otor Speed Con trol Syste mW E I Hai2feng,L I Ping2p ing,BAO Xiao2m ing,HAN B in(School of Electrical and I nfor mati on Engineering,J iangsu University,Zhenjiang212013,China)Abstract:T o i m p r ove the r obustness of the brushless DC mot or contr ol syste m,a disturbance observer was p r oposed t o esti m ate and t o compensate the l oad disturbance.The para meters of P I D was modified aut omatically on line thr ough a fuzzy adap tive contr oller t o adap t the disturbance caused by the mot or pa2 ra meter uncertainty.Si m ulati on and experi m ental results verified that the p r oposed contr ol sche me showed r obust t o the l oad disturbance and mot or para meter uncertainty which i m p r oved the p recisi on of the s peed contr ol syste m.Key W ords:B rushless DC mot or;Robustness;D isturbance observer;Fuzzy adap tive contr ol;Si m u2 lati on;Ex peri m ent0　引　言由于转动惯量和相电阻的变化、电枢反应等因素,无刷直流电机是一种多变量强耦合的非线性系统,难以用精确的数学模型表达[122]。

基于H∞控制的无刷直流电机鲁棒控制器

０引言
永磁无刷直流电动机（ＬＣ既具备交流电动ＢＤＭ）机结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备
直流电动机运行效率高、无励磁损耗以及调速性能
略电枢反应，气隙磁场分布近似为平顶宽度１０电２。角度的梯形波；③ 定子绕组为Ｙ形连接，忽略齿槽效应；④ 各相绕组对称，其对应的电路单元完全一致；⑤ 功率开关管为理想开关，压降为恒值。在这些假设情况下建立无刷直流电机的传递函
ＬｏｇａＩｉｎＶＹｎｊｎ，ＸＥＬａｇ，ＷＡＧＨｉｏｉＮａｂ（．ｕｏａｉｏｌｅＮｒｗｓｒｏｔｈｉｌＵｉｒｔ，ｉｎ７０６，ｈｎ；１ＡｔｍｔｎＣｌｇ，ｏｔｅｔｎＰｌｅｎａｎｅｓｙＸ ’ ０８Ｃｉａｏｅｈｅｙｃｃｖｉａ１２ＥｇｎｅｉｏｅｅＡｒｏｃｎｉｅｉｎｖｒｔ，ｉｎ７０３，Ｃｉａ．ｎｉｒｇＣｌｇ，ｉＦｒＥｇｎｒｇＵｉｓｙＸ ’ １０８ｈｎ）ｅｎｌｅｅｎｅｉａ
要：针对无刷直流电机控制系统容易受负载扰动和参数变化等影响的特点，基于日控制方法设计了一种鲁棒
控制器，解决了传统控制器在满足系统跟踪性能和抗干扰性能要求方面存在的矛盾。仿真结果表明，该控制器系统
对于外部扰动及参数摄动具有鲁棒稳定性和较强的鲁棒跟踪能力。

基于LMI的磁悬浮永磁直线电动机H∞鲁棒控制器的设计

Ｋｅｙｗｏｄｓ：ＭａｎｔｃＬｅｉｔｎＰｒａｅｔＭａｎｔＬｉａｏｏｒｇｅｉｖｔｉｅａｏｍｎｎｇｅｎｅｒＭｔｒ；ＲｏｕｓｎｒｌｂｔＣｏｔｏ；ＬｉｅｒＭａｒｘＩｅｕｌｙｎａｔｉｎｑａｉｔ
设计的有效性。ＭＡＬＢ环境下应用Ｓｍｕｉｋ建立系统的仿真模型，在ＴＡｉｌｎ对控制系统进行仿真研究。结果表明所设计的Ｈ控制器满足对不确定性扰动抑制的要求。
关键词：悬浮永磁直线电动机磁
中图分类号：Ｍ３３４Ｔ８．
Ａｂｓｒｃ：Ａｉｎｔｔｅｕｎｅｔｉｔｉｔｒａｃｆｍａｎｔｅｉａｉｎｐｒｎｎｇｔｌｅｒｍｏｏ，ａｔａｔｍｉｇａｈｃｒａｎｙｄｓｕｂｎｅｏｇｅｉｌｖｔｔｅｍａｅｔｍａｎｅｉａｔｒｎＨｒ — ｃｏｎｏ
鲁棒控制线性矩阵不等式
文献标识ｓｇｏａｎｔｖｔｔｎｐｒｎｎｂｓｏｔｌｅｉｎｆｒｍｇｅｉｌｉｉｅｍａｅｔｏｅｃｅａｏｍａｎｔｌｅｒｍｏｏａｅｎＬＩｈｏｙｇｅｎａｔｒｂｓｄｏＭｔｅｒｉ
ＬＡＮｐｎＹｉｅｇ，ＹＡＮＧＢｏ
（ｃｏｌｆｌｃｃｌｎｉｅｒｇＳｅｙｎｎｖｒｔｏｅｈｏｏｙｈｎａｇ１０７，ＨＳｈｏｏｅｔａＥｇｅｉ，ｈｎａｇＵｉｅｓｙｆｃｎｌ，Ｓｅｙｎ１８０ＣＮ）ＥｒｉｎｎｉＴｇ

控制理论系统鲁棒控制器设计方法

控制理论系统鲁棒控制器设计方法鲁棒控制器设计方法是控制理论系统中的重要研究方向之一。

通过设计有效的鲁棒控制器，可以在不确定性和外部干扰的情况下保持系统的稳定性和性能。

本文将介绍一种常用的鲁棒控制器设计方法——H∞控制器设计方法，以及其在实际应用中的一些问题和挑战。

H∞控制器设计方法是鲁棒控制器设计中广泛应用的一种方法。

该方法通过鲁棒性性能指标H∞范数来描述系统的稳定性和性能，并通过优化过程来设计出满足要求的控制器。

在H∞控制器设计中，系统的不确定性和外部干扰被建模为带有加性扰动的系统。

通过引入权重函数，可以对系统的不同频率范围进行加权，从而实现对不确定性和干扰的控制。

在H∞控制器设计方法中，首先需要对系统进行数学建模。

这包括确定系统的状态方程、输入和输出方程以及系统的不确定性和外部干扰。

然后，根据系统的性能要求和鲁棒性要求，选择适当的H∞范数来描述系统的稳定性和性能指标。

一般来说，H∞范数越小，表示系统对不确定性和干扰更鲁棒。

接下来，通过优化过程来设计H∞控制器。

优化过程的目标是找到满足要求的控制器参数，使得系统的H∞范数最小。

这个过程通常通过数值优化方法来实现，例如线性矩阵不等式（LMI）方法。

通过计算和迭代，可以得到满足系统性能要求的控制器参数。

然而，H∞控制器设计方法在实际应用中面临一些挑战和问题。

首先，系统的建模可能存在不确定性和误差，这会影响控制器设计的准确性和性能。

其次，优化过程可能会面临计算复杂度的问题，尤其是在系统的维度较大的情况下。

此外，控制器的实时实施和稳定性问题也需要考虑。

针对这些问题和挑战，研究人员提出了一些改进和解决方法。

例如，可以使用系统辨识方法来改善系统的建模精度，从而提高控制器设计的准确性。

同时，优化算法的改进和并行计算技术的使用也可以显著提高控制器设计的效率。

此外，针对具体应用领域的特点，可以设计和应用一些特殊的鲁棒控制策略，例如基于自适应控制和模糊控制的方法。

具有鲁棒性的机电传动控制算法研究与应用

具有鲁棒性的机电传动控制算法研究与应用鲁棒性是指在面对各种环境变化和干扰时，系统能够保持良好的性能稳定性和适应性。

在机电传动控制领域中，开发具有鲁棒性的算法对于实现高效、可靠的控制系统至关重要。

本文将重点研究和应用具有鲁棒性的机电传动控制算法。

一、引言机电传动控制是现代工程中的重要组成部分，广泛应用于工业自动化、交通运输、航天航空等领域。

然而，由于外部环境的变化和不确定性因素的存在，传动系统在实际工作中容易受到干扰，从而使得控制系统性能下降。

因此，开发鲁棒性强的机电传动控制算法对于提高控制系统的可靠性和稳定性至关重要。

二、鲁棒算法研究1. 鲁棒性分析鲁棒性分析是对传动系统中可能出现的不确定性进行分析和建模。

通过分析系统的结构特点和外部干扰因素，可以确定控制算法需要具备的鲁棒性能。

常用的鲁棒性分析方法有鲁棒H∞控制、鲁棒PID控制等。

2. 鲁棒控制算法设计基于鲁棒性分析的结果，可以设计具有鲁棒性能的机电传动控制算法。

常用的鲁棒控制算法有模糊控制、自适应控制、滑模控制等。

这些算法通过引入预测模型、自适应参数调整等技术手段，实现对系统的鲁棒控制。

三、鲁棒算法应用1. 工业自动化在工业生产过程中，机电传动控制算法的鲁棒性能对稳定生产过程、提高生产效率起着重要作用。

鲁棒算法可应用于各类工业机械的传动系统控制，如机械手臂、装配线等。

2. 交通运输交通运输领域对传动控制的需求较大，而且工作环境常常变化复杂。

开发具有鲁棒性的机电传动控制算法可以提高汽车、船舶等交通工具的驾驶稳定性，降低事故风险。

3. 航天航空航天航空领域对传动系统的要求极高，控制算法需要具备极强的鲁棒性，以应对复杂的空间环境和外部干扰。

鲁棒控制算法在火箭、卫星等航天器的控制系统中有广泛的应用。

四、挑战与展望在研究和应用具有鲁棒性的机电传动控制算法时，仍然存在一些挑战和难题需要解决。

例如，传感器误差、模型误差等因素对系统性能的影响需要进一步研究和分析。

基于LMI 的永磁同步电机鲁棒H∞自补偿滑模控制

第 49 卷第 5 期 2021 年 3 月 1 日
DOI: 10.19783/spc.200357
电力系统保护与控制
Power System Protection and Control
Vol.49 No.5 Mar. 1, 2021
基于 LMI 的永磁同步电机鲁棒 H∞自补偿滑模控制
Robust H∞ self-compensation sliding mode control of a permanent magnet synchronous motor based on linear matrix inequality
WANG Yuhong, ZHANG Wei, HAN Bing, FU Hua (Faculty of Electrical and Control Engineering, Liaoning Technical University, Huludao 125105, China)
0 引言
永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)因具有转矩纹波系数小、结构简单，而且在运行过程中效率高并性能可靠等特点，逐渐开始取代传统的直流电机与异步电机，同时在诸如
基金项目：国家自然科学基金项目资助(51974151)；辽宁省自然基金指导计划项目资助(20180550438)
器械生产、机床加工等许多工业领域及日常的生活活动中应用广泛[1-2]。在电机运行时，随着温度等环境因素的变化，会出现参数摄动现象，使调速系统性能受到影响。另外，负载扰动等不确定因素的存在会进一步对调速系统的鲁棒性造成负面影响。针对上述问题，传统 PID 控制已经很难满足电机控制越来越高的性能要求。故而探索与调速系统更好契合且具有优越性能的控制策略将对生产实践大有裨益[3]。

直流电动机的鲁棒控制设计

直流电动机的鲁棒控制设计直流电动机的鲁棒控制设计直流电动机的鲁棒控制设计一、引言直流电动机在整个电力拖动应用中，占有十分重要的地位。

相对于交流电动机，直流电动机的调速性能更为优越，在大范围、高精度调速要求的应用中，成为首选。

因此，研究直流电动机的调速具有十分重要的意义。

由于电机的参数和模型受到其应用环境的影响，常规的 PID控制在电机参数发生变化的时候，将变得不可靠。

文中将鲁棒控制技术应用到电机调速系统中，可有效地避免电动机模型及外加载荷的变化对系统的影响，增加系统的可靠性。

文中设计了鲁棒控制器，给出了直流电动机的数学模型，并将设计的鲁棒控制器应用在直流电动机模型上，对其进行了计算机仿真实验，给出了仿真结果。

二、鲁棒控制器的设计 1、鲁棒控制鲁棒控制理论是在空间通过某些性能指标的无穷范数优化而获得具有鲁棒性能控制器的一种控制理论。

范数为矩阵函数在开右半平面的最大奇异值的上界，其物理意义是它代表系统获得的最大能量增益。

近年鲁棒控制方法得到迅速发展，特别是对模型具有不确定性及干扰能量为有限信号的系统，应用控制理论设计的控制器进行控制，使系统具有很强的鲁棒性。

2、系统的能控性和能观性研究能控性和能观性是控制器设计中比较基本的一步。

（ 1）状态能控性状态能控性的含义是系统控制输入支配状态变量的能力。

状态能控性的定义：如果对任何初始状态任何时间，和任何最终状态，存在着一个输入使成立，则动态系统是状态可控。

反之，则系统的该状态不能控的。

若全体状态变量均满足要求，则称为系统是完全可控的。

能控性判据：系统可控的充分必要条件是的秩为 n， n是状态个数。

（ 2）状态能观性状态能观性的含义是系统控制输出支配状态变量的能力。

状态能观的定义：如果对任何时刻，输入信号和在之间的输入，初始状态能被确定，则动态系统，是状态能观的。

反之，系统是状态不能观的。

若通过输出量的测量值确定所有状态变量，则系统是完全状态能观的。

状态能观判据：系统能观的充分必要条件是是满秩的，即秩为 n。