现代控制理论与交流电机调速(Ⅴ)--滑模变结构控制

介绍变结构系统的基本概念、数学表达设计问题及其在交流电机调速系统中的应用。阐述滑模理论在变结构系统中的重要作用。指出设计变结构控制系统的核心思想是通过不连续控制,强迫这种类型的运动朝向状态空间的某个特定区域(滑动流形)并保持下去;同时指出,对于非线性不确定性系统,采用滑模变结构控制可能使跟踪误差最小化,并使复杂过程与系统控制的工程实现相对简单。     

一种改进的电压电流混合控制的并联逆变器

采用了电压模块、电流模块混合的并联逆变器系统。模块中增加了主逆变器仲裁电路,使得电压模块在出现故障时可以动态切换。电压控制环和电流控制环均采用滑模变结构控制,使得模块鲁棒性增强,对模块间的相互影响不敏感。实验结果验证,该方法提高了系统的稳定性,而且使负载平均分配,较好地实现了逆变器的并联。     

基于滑模控制的卡尔曼滤波在列车定位中的研究

为了提高城市轨道交通中轮轴速度传感器与加速度计组合定位的精度,提出一种基于滑模控制的改进卡尔曼滤波算法。对于组合定位来说,由于卡尔曼滤波不能很好地修正加减速过程中的空转打滑误差,考虑到滑模控制器的滑动模态与系统的参数及扰动无关,提出采用基于滑模控制的改进卡尔曼滤波来进一步降低误差。其基本思路是应用指数趋近律滑模变结构来改善里程计算值,然后再进行卡尔曼滤波。并利用仿真软件对上述过程进行验证,仿真结果表明:基于滑模控制的改进卡尔曼滤波算法,能够在一定程度上减小空转打滑误差,进一步提高定位的精度。最后通过与其他卡尔曼滤波改进算法对比,得出基于滑模控制的卡尔曼滤波方法结构更为简单,也能保证一定的精度。     

基于自适应滑模控制的城际列车精确停车方法研究

停车精度是衡量列车自动驾驶控制性能的重要指标。针对城际轨道列车精确停车的需求，分析列车自动停车过程、列车动力学模型以及制动模型，在此基础上提出采用自适应滑模控制器来提高停车精度和列车运行舒适性；应用滑模控制原理设计列车停车控制算法，并对滑模控制中的趋近律增益进行自适应调节，以提高系统响应速度及改善稳态精度。仿真结果表明，基于自适应滑模控制的停车算法表现出良好的鲁棒性和自适应性，该控制器使列车能够精确地跟踪停车目标曲线，并改善列车的停车精度和运行舒适性。     

高速列车再生制动防滑控制及仿真研究

为了高速列车在制动过程中获得最佳黏着力,防止车轮打滑或空转,需要对电机输出转矩进行控制。为此建立异步电机的数学模型和1/4车辆纵向动力学模型,采用直接转矩控制策略控制电机;采用改进的递归最小二乘法预测黏滑曲线的斜率,以判断车轮处于黏着还是滑动状态;利用滑模变结构算法获得最佳参考制动力矩。变轨面条件下的仿真结果表明,上述方法能够有效使切线力系数保持在最大值附近,使滑移率保持在最佳值附近,从而防止因车轮打滑而损伤轮轨。     

基于新型滑模变结构策略的交流调速系统

在交流传动系统设计中,通常采用电机的简化、降阶模型作为设计模型,因此,若采用经典线性控制设计,则实际系统中存在的电机参数不确定性、未建模动态及外扰必然对动、静态性能构成冲击。利用滑模控制在处理不确定性和外扰方面的优势,文章提出了一种基于新型滑模变结构策略的交流调速系统控制方案,采用滑模变结构控制环节与PI串联的结构,在瞬态过程中变结构为主导以提高鲁棒性,稳态过程中PI控制起主导作用以削弱振颤。仿真结果表明该方案在解决传统滑模控制振颤及等价控制设计困难等问题的同时,实现了优良的动、静态特性。     

列车空气制动防滑控制及其仿真

列车在制动过程中,如果轮轨间滑移率超过了最佳滑移率,车轮就会打滑甚至空转,损伤车轮和轨道.为避免这种现象的产生,建立了制动气缸压力的非线性模型,利用干扰观测器对黏着系数进行估计,运用递归最小二乘法预测切向力系数与滑移率关系曲线的斜率,采用滑模变结构与逻辑门限值相结合的控制方法对系统进行控制.仿真结果表明,这种方法能够有效地使车轮圆周方向的切向力保持在最大值附近,使滑移率保持在最佳值附近,防止因车轮打滑而损伤轮轨,达到了期望的控制效果.     

滑模变结构在PWM整流器直接功率控制中的应用

基于瞬时功率理论,推导出三相PWM整流器有功功率和无功功率在两相静止坐标系下的数学模型;提出采用滑模变结构控制(Sliding Mode Variable Structure Control,SMVSC)策略实现PWM整流器的直接功率控制(Direct Power Control,DPC)。这种控制方式既能消除传统查表方式的直接功率控制中开关频率不固定而引起的整流器谐波的弊端,还可减小电流闭环控制方式下进行旋转坐标变换时引起的瞬时功率误差,提高了系统的瞬态响应性能。仿真结果表明:该控制方式具有较好的鲁棒性和静、动态性能。     

光伏并网逆变器分数阶滑模二自由度内模控制

为提高光伏并网逆变器的动态品质和鲁棒性能，削减传统滑模控制中存在的系统抖振，改善一自由度内模控制无法兼顾系统跟随性和抗干扰性的局限性，通过引入分数阶微积分算子和二自由度内模控制算法，提出一种光伏并网逆变器分数阶滑模二自由度内模控制方法。经仿真测试结果表明，相较于传统滑模一自由度内模控制算法，该控制方法具有较好的并网跟随性，在网压波动时可有效削减系统抖振，改善系统抗干扰能力，提升系统的鲁棒性。     

结构地震反应的关主动TMD控制

提出了结构振动的半主动变刚度ＴＭＤ控制的概念，借鉴主动刚度ＡＶＳ装置，提出了一种半主动变刚度ＴＭＤ控制装置，计算机直分析结果表明，这种半主动变刚度ＴＭＤ控制的概念是正确的，装置是合理的、有效和易实现的。     

一种考虑系统不确定性估计的重载列车最优黏着控制

重载列车在运行时,黏着条件容易受到不良的天气状况或轨面状态影响,会导致列车无法有效发挥牵引力。为了解决重载列车在运行过程中因黏着条件恶化导致无法有效发挥牵引力的问题,提出一种考虑系统不确定性估计的离散积分滑模控制方法,该方法通过对最优蠕滑速度的跟踪控制,实现重载列车的最优黏着控制。由于黏着系数在实际情况中难以测量,所以针对此情况设计串联滑模观测器对黏着系数进行观测估计。采用带遗忘因子的最小二乘法估计出黏着特性曲线斜率,并根据梯度下降算法得到最优蠕滑速度。以最优蠕滑速度和实际蠕滑速度作为控制系统输入,以牵引电机转矩作为系统输出,利用一步延迟估计方法估计系统的不确定性,据此设计离散积分滑模控制器控制电机转矩使蠕滑速度始终稳定在最佳蠕滑速度处。仿真实验结果表明：设计的考虑系统不确定性估计的离散积分滑模控制方法实现了对最优蠕滑速度的跟踪控制,并且与离散积分滑模控制方法相比,系统跟踪误差更小且具有更高的控制精度。说明采用的方法不仅能够补偿系统的不确定性和抑制抖振现象,而且还能实现对最优蠕滑速度的高精度跟踪控制,达到使重载列车牵引性能最优的目的。     

预应力钢筋混凝土连续箱梁超长钢铰线双向张拉控制

现代桥梁工程中，全预应力钢筋混凝土连续箱梁结构已被广泛采用。它提高了桥梁结构的抗裂度与刚度，使桥梁的竖向剪应力和主拉应力得以减小。但是，如果在施工过程中控制不好，将会对桥的内在质量产生很大的影响。本文通过成都市三环路工程中的川陕路立交桥施工实践，对全预应力钢筋混凝土连续箱梁的预应力分析、张拉器具的选用、张拉工艺、施工中的质量检查和张拉过程中出现的病害及防治作了系统的探索。     

基于改进模糊滑模控制的列车速度跟踪研究

列车运行过程具有强耦合、非线性等特征,且往往存在较大且不可观测的外界干扰,这些特性加大了列车运行控制的难度,针对列车运行速度跟踪控制问题,提出一种新的模糊滑模控制器设计方法。首先基于模糊滑模控制,引入全局快速终端滑模控制,使系统在有限时间内达到稳态;然后构造以李亚普洛夫函数导数的绝对值为补偿的自适应干扰估计项,对外界干扰进行准确估计,进而提出一种双层递阶指数趋近全局快速终端模糊滑模控制器,并且引入指数趋近率来调节滑模面的动态品质,该控制器能快速收敛到稳定状态,且有效地消除了控制器的抖振情况;最后通过仿真算例验证了所提方法的有效性,且提高了列车运行控制系统性能。     

自动定量装车系统在铁路煤炭运输中的应用及计量控制

介绍定量自动装车系统的结构、工作原理和称量技术指标,分析采用分离控制衡器和集成控制衡器完成对装车系统计量性能检测的方法,指出在日常工作中如何通过静态衡器核查和自带砝码校准控制装车系统称量的准确性。     

大功率GTO逆变器磁链轨迹PWM控制方法

大功率ＧＴＯ逆变器用于铁路电力牵引，其ＰＷＭ控制与一般工业领域中的变频调速系统的ＰＷＭ控制有很大不同。章在分析了磁链畸变对电机转矩脉动影响的基础地大功率ＧＴＯ逆变器ＰＷＭ控制技术的特点，提出了适用于铁路电力牵引的零矢量载波磁链轨变ＰＷＭ控制原理及实现方法。试验结果证实了这种控制方法的可行性。     

地铁通风空调系统的优化控制

从节能的角度出发,提出优化地铁通风空调系统控制性能的重要意义。介绍了地铁车站通风空调系统的组成、原理、特征等,指出了常规的地铁通风空调系统控制方案的不足之处,提出了更为优化的变风量变流量控制模型。给出了地铁车站通风空调系统节能优化控制思路,并提出了一种优化控制方案。简述了车站排热风机的节能问题,并提出了优化解决方案:在综合监控的平台上,将车站的环境与设备监控系统和信号系统进行联动,控制排热风机变频器的转速,从而实现排热风机的节能减排。     

非线性系统开闭环PD型迭代学习控制及其在机器人中的应用

针对一类非线性时变系统的迭代学习控制问题提出了一种开闭环PD型迭代学习控制律，这种迭代律同时利用系统当前的跟踪误差和前次迭代控制的跟踪误差修正控制作用，即在开环迭代学习控制的基础上引入一反馈环形成反馈－前馈迭代学习控制律，提高系统的跟踪性能，文中给出了使此迭代学习算法收敛的充分条件和必要条件，最后，本文结果在机器人系统中的仿真应用表明了本文方法的可行性和有效性。     

高墩施工的精度控制

分析了影响桥梁高墩施工精度的因素，介绍了控制施工精度的方法     

机车粘着控制的基本原理和方法

在介绍机车粘着特性的基础上，指出了粘着控制的基本目标和原则，并针对粘着控制中粘着峰值搜寻这一关键问题，比较详尽地介绍了现有粘着系统的基本原理和方法。     

控制白色污染系统工程

为探讨控制白色污染的最佳方法，本文运用系统工程的思想，分析了技术、经济、政策、法规、管理、教育等诸因素在控制白色污染系统中的作用及各因素之间的相关性和系统整体性，提出了有效控制白色污染应采取的对策。