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一种用于交流永磁同步电机位置控制的带有扩展状态观测器的快速积分滑模控制器 Research Articles

姜俊峰1,2,周晓军1,2,赵维3,李伟3,张文东4

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第8期页码 1119-1266 doi: 10.1631/FITEE.1900298

摘要：交流永磁同步电机在位置控制中得到广泛应用。然而由于内部不确定性和外部载荷干扰，其性能经常不能满足需求。为提高交流永磁同步电机系统的控制性能，提出一种具有快速响应能力和强鲁棒性的方法。首先，设计一个改进的积分终端滑模控制器，该控制器具有快速滑模面和连续的趋近律。然后采用扩展状态观测器测量内部和外部扰动，从而用前馈补偿方式抵消干扰。与其他滑模控制算法相比，该方法响应快速，并具更强的鲁棒性抵抗系统干扰。同时，控制系统位置跟踪误差能在有限时间内收敛至0。仿真和实验结果表明，该方法具有快速响应和强鲁棒性，并保证高精度控制。

关键词：交流永磁同步电机；滑模控制器；扩张状态观测器；鲁棒控制；运动控制

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基于改进级联观测器的永磁同步电机智能分数阶积分滑模控制 Research Articles

肖玲斐1,2,马磊明3,黄欣浩1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第2期页码 328-338 doi: 10.1631/FITEE.2000317

摘要：提出一种基于改进级联观测器的智能分数阶积分滑模控制（FOISMC）策略。首先，针对永磁同步电机设计了分数阶积分滑模控制器，该控制器有良好跟踪性能，具有强鲁棒性，且能有效削弱抖振。其次，提出一种改进的级联观测器，能获得较小的转子信息观测误差。所设计级联观测器结合了自适应滑模观测器和扩展高增益观测器。此外，利用改进的变速灰狼优化算法优化控制器参数。

关键词：永磁同步电机；分数阶积分滑模；优化算法；无传感器控制；观测器

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二自由度精确解耦离散复矢量永磁同步电机电流控制器 None

Meng WANG, Jia-qiang YANG, Xiang ZHANG, Chang-sheng ZHU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第4期页码 569-581 doi: 10.1631/FITEE.1601390

摘要：电流控制器性能对永磁同步电机驱动的影响至关重要，然而，在数字处理器中采用传统的连续域电流控制器不能使系统达到完全解耦，这使得电流控制器性能会随电机转速而变化。为提高电流控制器性能，提出一种利用精确离散复矢量模型在离散域直接设计电流控制器的方法。首先，针对变流器输出电压和电机反电势的不同特性推导出永磁同步电机的精确离散模型。然后，根据该模型设计出三阶形式精确解耦二自由度电流控制器，该控制器在配置系统闭环极点时自由度更高。最后，在2.5 kW永磁同步电机实验台上验证了所提电流控制器设计方法的有效性。

关键词：永磁同步电机；离散电流控制器；复矢量

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基于DSP的混合动力汽车永磁同步电机的矢量控制系统

夏若飞,祝龙记,朱红,陆康

《中国工程科学》 2014年第16卷第8期页码 79-82

摘要：

为了使混合动力汽车的永磁同步电机获得快速的转速响应和稳定的静态特性，介绍了一种基于数字信号处理器（DSP）的矢量控制方案，将矢量控制方法引入电动汽车的电机控制中系统仿真和实验结果表明，这种矢量控制系统动态和静态性能好，可以满足混合动力电动汽车对控制系统的要求，达到了预期的设计目标，使永磁同步电机获得了快速的转速响应和稳定的静态特性。

关键词：电动汽车矢量控制数字信号处理器（DSP）永磁同步电机

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无轴承永磁同步电机转子磁场定向控制系统研究

朱熀秋,巫亮,周阳,张腾超,邓建明

《中国工程科学》 2006年第8卷第6期页码 35-40

摘要：

无轴承永磁同步电机是具有磁悬浮轴承优点的一种新型电机；在阐述了无轴承永磁同步电机工作原理基础上，采用转子磁场定向控制策略，推导了无轴承永磁同步电机径向悬浮力和电机旋转部分数学模型；根据无轴承电机解耦控制的要求设计了无轴承永磁同步电机转子磁场定向矢量控制系统，并以数字信号处理器TMS320LF2407为核心，研制了矢量控制系统的硬件和软件。实验结果表明：电机工作在0～3000r/min范围内，转子悬浮稳定且电机转速连续可调。

关键词：无轴承永磁同步电机解耦控制数字信号处理器数字控制

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基于滑模控制的可拓控制器设计

陈珍源,翁庆昌

《中国工程科学》 2001年第3卷第9期页码 48-51

摘要：

根据滑模控制概念，提出一种新的可拓控制器。在控制策略设计上分为两个部分，第一个部分是根据系统已知部分设计滑模控制的等效控制，另一部分为鲁棒控制以解决系统的不确定性因素及外部干扰问题。首先，构造一基本可拓控制器，用所定可拓集的关联函数作为系统状态信息的评价指针，并在其中植入一组待调增益参数，经参数修正来综合滑模可拓控制的鲁棒控制（滑模的撞击控制），以保证系统的稳定性。最后以一个非线性控制系统的仿真为例来说明所设计的可拓控制器的控制性能。

关键词：可拓集合可拓控制滑模控制系统稳定性

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基于逆系统理论的无轴承永磁同步电机解耦控制研究

费德成,朱熀秋

《中国工程科学》 2005年第7卷第11期页码 48-54

摘要：

应用多变量非线性控制逆系统理论，对无轴承永磁同步电机的多变量、非线性、强耦合的控制对象进行了动态解耦控制研究；介绍了逆系统理论，阐述了无轴承永磁同步电机径向力的产生机理，建立了转矩力和径向悬浮力状态方程，分析了基于逆系统理论解耦控制的可行性，推导出基于逆系统理论的无轴承永磁同步电机转矩力与径向力之间的动态解耦控制算法。仿真结果表明，这种控制策略能够实现转矩力与径向力之间的动态解耦，并且系统具有良好的动、静态性能。

关键词：无轴承永磁同步电机逆系统反馈线性化解耦控制

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基于无速度传感器直接转矩控制自抗扰交流调速研究

戴巨川, 吴新开,文丽

《中国工程科学》 2009年第11卷第4期页码 91-95

摘要：

在感应电机直接转矩控制(DTC)调速系统中，常规PID速度调节器在电机受到扰动的情况下，需要花费较长时间才能使电机恢复到稳态值。为此，将一种新型的自抗扰控制器(ADRC)引入感应电机直接转矩控制调速系统中，设计速度ADRC调节器代替PID调节器，基于模型参考自适应控制（MRAS）方法设计速度观测器。对比分析了PID与ADRC两种方案下无速度传感器直接转矩控制交流调速系统性能。仿真试验结果表明，采用ADRC后，系统动态响应更快，抗扰动能力更强，在电机参数摄动的情况下，电机运行速度与指令速度偏差更小。

关键词：直接转矩控制自抗扰控制速度观测器无速度传感器感应电机

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适用于混合动力汽车的表贴式永磁同步电机初始位置估算 Article

Bing TIAN,Qun-tao AN,Li SUN,Dong-yang SUN,Jian-dong DUAN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第8期页码 803-813 doi: 10.1631/FITEE.1500298

摘要：霍尔开关位置传感器初始位置测量精度为±30度，使得永磁同步电机在汽车启动阶段提供的最大电磁转矩受到限制。因此，对表贴式永磁同步电机非线性（磁饱和）模型进行了研究，并依据非线性模型进行较准确的初始位置估算。

关键词：表贴式永磁同步电机；初始位置估算；非线性模型；混合注入法；位置观测器

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基于扩展干扰观测器的电液执行器的模糊阻抗控制 Regular Papers-Research Articles

Ming-jie LI, Jian-hua WEI, Jin-hui FANG, Wen-zhuo SHI, Kai GUO

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第9期页码 1221-1233 doi: 10.1631/FITEE.1800155

摘要：在本文中，我们同时处理遭受外干扰及参数不确定影响的单出杆电液执行器的速度控制和力控制。在某些应用中，速度控制和力控制两者都有要求。阻抗控制和扩展干扰观测器的结合可以解决该问题。阻抗控制可调节执行器的速度和输出力之间的动态关系，有助于执行器与作用环境或者工件间避免冲击和保持合适的接触力。阻抗规则参数可由模糊算法调节。扩展干扰观测器被用于补偿外部干扰和参数不确定性，实现精确的速度跟踪。为扩展干扰器的开发，提出精确的负载力动力学模型。分析了系统稳定性。实验数据表明所提控制算法具有高精度速度跟踪性能，同时具有良好的力调节能力，在工程机械和装配中具有较大应用前景。

关键词：模糊控制；阻抗控制；干扰观测器；参数不确定性；电液执行器

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不确定二阶非线性多智能体系统时变编队跟踪控制 None

Jian-wen XU, Kaoru OTA, Mian-xiong DONG, An-feng LIU, Qiang LI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第12期页码 1546-1557 doi: 10.1631/FITEE.1800519

摘要：研究了含未知非线性动态和外界干扰的二阶多智能体系统时变编队跟踪控制问题。在所考虑的时变编队跟踪控制中，每个跟踪者在完成预设编队的同时，需要跟踪领导者轨迹。将未知非线性动态和外界干扰视为每个多智能体的扩张状态，并设计扩张状态观测器对扩张状态进行在线观测。在此基础上，提出基于扩张状态观测器的时变编队跟踪控制协议。理论分析表明，所设计的时变编队跟踪控制协议能够保证观测器观测误差和多智能体系统时变编队跟踪误差收敛至任意小。最后，将所设计的时变编队跟踪协议应用于无人机目标合围问题，验证了该方法的有效性。

关键词：多智能体系统；时变编队；编队跟踪；非线性动态；扩张状态观测器

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输入时滞分数阶(0<α<1)奇异系统的观测器控制 Research Article

李丙新1,2,赵相飞1,2,张雪峰3,赵新1,2,4

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第12期页码 1862-1870 doi: 10.1631/FITEE.2200294

摘要：本文研究输入时滞分数阶（0<α<1）奇异系统的观测器控制问题。基于史密斯预测器和逼近误差，有输入时滞的系统近似等价于无输入时滞的系统。进一步地，基于线性矩阵不等式方法，提出基于观测器控制的充要条件。最后，通过数值算例和直流电机实例说明了基于严格线性矩阵不等式的条件的有效性。

关键词：基于观测器的控制；奇异系统；分数阶；输入时滞；线性矩阵不等式

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面向CPG驱动的仿生机器鱼容错控制方法 Article

杨越麒, 王健, 吴正兴, 喻俊志

《工程（英文）》 2018年第4卷第6期页码 861-868 doi: 10.1016/j.eng.2018.09.011

摘要：本文探讨了具有多个可活动关节和一个被卡住尾部关节的自由游动机器鱼的容错控制问题。提出的控制系统主要由两个部分组成：反馈控制器和前馈补偿器。具体而言，一方面，设计了基于生物启发中心模式发生器的反馈控制器用于使机器鱼对外部干扰具有鲁棒性；另一方面，引入了基于动力学模型的前馈补偿器来加速整个控制系统的收敛。在此基础上，开展了仿真实验来完成控制系统分析和故障机器鱼游动性能验证。最后，水下实验表明，所提出的容错控制方法能够有效调整故障机器鱼，使其能够在故障情况下完成所需运动，进而提高实际机器鱼系统的稳定性和寿命。

关键词：容错控制机器鱼运动控制反馈控制器前馈补偿器