非奇异快速的终端滑模控制方法及其跟车控制应用

PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制随着现代电力电子技术的不断发展，永磁同步电动机（PMSM）的应用越来越广泛，特别是在高效、节能、环保等方面表现出了其独有的优势。

然而，PMSM的控制却面临着一些挑战，例如零点位置检测精度、参数变化等问题。

因此，设计一种高精度、鲁棒性强的控制方法对于PMSM的实际应用具有重要意义。

目前，PMSM的控制方法主要有矢量控制、直接转矩控制、预测控制等。

其中，滑模控制因其具有快速响应、强鲁棒性等优点，成为了PMSM控制中常用的一种方法。

然而，传统的滑模控制存在着震荡大、噪声大等缺陷。

为此，研究人员提出了基于双闭环思想的平滑非奇异终端滑模控制方法，可以克服传统滑模控制的缺陷，使得PMSM控制更加优秀。

该方法的核心思想是将传统滑模控制中的一个环节再加入一个闭环控制，形成双闭环结构。

具体来说，首先利用矢量控制方法计算电磁转矩指令量，然后通过内环电流控制，控制电流与指令电流的误差，从而控制电机的转矩输出。

同时，外环滑模控制用于控制电机的角度，保证电机滑模变量逐渐趋近于零，实现了无震荡的控制效果。

最终，设计了平滑非奇异终端滑模控制器，该控制器不仅实现了控制效果高精度、鲁棒性强，而且对于外界干扰的鲁棒性也得到了很好的保证。

仿真实验结果表明，该方法能够满足PMSM高精度控制的要求，达到了较好的控制效果。

与此同时，该控制方法对PMSM的参数变化、负载扰动、电网电压变化等各种复杂工况都具有较强的鲁棒性和稳定性。

总之，PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法具有优秀的控制性能和鲁棒性，可以推广到PMSM的应用中，为实际工程提供了一种有效的控制方案。

PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制
PMSM，即永磁同步电机，是一种具有高效、高功率密度和高控制精度的电机，广泛应用于工业控制和汽车电动化领域。

在PMSM控制中，双闭环控制是常用的控制策略之一，通过分别控制电流环和速度环，可以实现对PMSM的精确控制。

传统的双闭环控制策略存在一些问题，如相位差误差、实时性差等。

为了克服这些问题，可以采用平滑非奇异终端滑模控制（SMC）算法来优化PMSM的控制性能。

平滑非奇异终端滑模控制是一种具有强鲁棒性和高精度的控制算法。

它通过引入滑模面来消除系统非线性和外界干扰，从而使系统具有优异的鲁棒性。

在PMSM控制中，平滑非奇异终端滑模控制可以应用于速度环和电流环，实现对PMSM的精准控制。

在速度环中，平滑非奇异终端滑模控制通过引入速度滑模面来消除速度误差，并结合速度观测器来实时估计速度。

通过调整滑模面和控制参数，可以使系统快速、稳定地跟踪给定速度。

整个控制过程中，平滑非奇异终端滑模控制能够实时调整滑模面和控制参数，以适应系统的变化和外界干扰。

该控制策略还具有较低的计算复杂度和较小的控制误差，能够提高PMSM的控制精度和动态响应性能。

PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制
随着工业化的加速和现代化的发展，电力电子技术日趋成熟，电机驱动技术也逐步进步，永磁同步电机（PMSM）得到广泛应用。

针对PMSM的控制，传统的PID控制器的响应速度较慢，容易产生振荡和抖动，反应不够灵敏。

为此，提出了一种PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法，以提高PMSM性能。

该控制方法结合了两位控制方法，其中一位滑模控制方法用于解决瞬时扰动对系统的干扰，起到快速响应的作用，另一位控制方法则采用传统的PI控制，用于解决系统存在的稳态误差，起到系统的稳定作用。

整个控制方法分为两个环节：电流控制环和速度控制环。

在电流控制环中，当系统存在扰动时，滑模控制器可以快速响应并抵消扰动。

传统的PI控制器主要负责电流控制环的稳定，避免可能出现的低频振荡现象。

在速度控制环中，系统采用了非奇异终端滑模变量来确保系统速度的平滑，同时也增强了系统的动态性。

非奇异终端滑模控制器利用PMSM传感器提供的信息实时计算变量，进而调节控制量，使PMSM运行平稳、快速。

为了验证该控制方法的有效性，使用MATLAB仿真软件进行模拟实验，结果表明，PMSM 双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法相较于传统的PID控制方法，具有更快的响应速度，更稳定的控制效果和更小的误差。

总之，该控制方法具有较好的控制性能，可以实现对PMSM的良好控制，对提高系统的响应速度、稳定性和动态性有很好的促进作用。

PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制
1. 引言
2.1 PMSM双闭环控制
PMSM在控制过程中受到外部扰动和不确定性的影响，容易出现振荡和震荡现象。

为了解决这一问题，本文引入了双闭环控制的思想，通过设计速度环和电流环，将PMSM的控制问题分解成两个子问题，分别对速度和电流进行闭环控制，提高了系统的鲁棒性和稳定性。

2.2 平滑非奇异滑模控制
为了进一步提高PMSM的控制性能和稳定性，本文采用了平滑非奇异滑模控制的方法。

平滑非奇异滑模控制是一种能够克服传统滑模控制中震荡和抖动问题的控制策略，通过引入一定的平滑项和非奇异项，使得系统能够在滑模面上快速收敛，避免了传统滑模控制中的震荡和抖动现象。

3. 实验与结果分析
为了验证所提出的PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法的有效性，本文进行了一系列的实验，并对实验结果进行了分析。

实验结果表明，所提出的控制方法能够有效地改善PMSM的控制性能和稳定性，减小了系统的振荡和震荡现象，提高了系统的控制精度和动态性能。

4. 结论
PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法能够有效地改善PMSM在控制过程中存在的振荡和震荡问题，提高了系统的鲁棒性和稳定性。

通过双闭环控制、平滑非奇异滑模控制和终端滑模控制的相结合，实现了PMSM控制过程中的平滑、快速和稳定。

未来，可以进一步研究PMSM控制中的鲁棒性和抗干扰性，提高系统的性能和稳定性。

参考文献：
[1] 李峰, 刘挺, 王顺亮. 永磁同步电机双闭环平滑非奇异终端滑模控制[J]. 电机技术, 2020, 683(7): 72-76.。

PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制随着电力电子技术和数字控制技术的不断发展和应用，交流电机在工业领域中越来越广泛地应用于高效、低噪、高精度、高速、高可靠性的驱动系统中，其中永磁同步电机（PMSM）因其高性能、高效率、高功率因数、无污染等优点，成为交流电机中的一种重要类型。

在PMSM的调速控制中，传统的控制方法包括矢量控制和直接转矩控制。

但是，这些方法存在问题，如调节精度低，系统响应时间长、稳态误差大等等。

因此，近年来，研究人员开始着重探讨新的控制策略以提高调节精度和增强系统鲁棒性。

终端滑模控制（TSMC）是一种有效的非线性控制方法，可以大大提高系统的控制精度和鲁棒性，被广泛应用于各种电机调速控制系统。

在过去的研究中，使用TSMC来控制PMSM的性能得到了很大的提升，但一些问题，如大尺寸转矩、控制器抖动等，仍然存在。

因此，近年来，一些研究人员建议将平滑技术引入终端滑模控制中，以解决这些问题。

本文提出了一种PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法，该方法包含一个内环和一个外环。

内环使用PI控制器，对机械转角进行控制。

外环采用TSMC和平滑算法，并控制电流和速度，以进一步提高控制精度和系统的鲁棒性。

平滑算法不仅可以在控制器输出的电流或速度中降低高频振荡的幅度，还可以有效减小摩擦力矩和非线性因素的影响，从而提高控制精度。

模拟实验结果表明，所提出的方法能够控制PMSM的转速和转矩，并且具有良好的控制性能。

与传统的TSMC方法相比，所提出的方法在响应速度、稳态误差和抗扰性方面都有很大的改善。

相信该方法能够为PMSM的控制提供有效的参考。

综上所述，PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法在提高控制精度和系统鲁棒性方面具有一定优势，可以为PMSM的控制提供一个有效的方案。

在未来的研究中，我们将进一步完善该方法并进行实际应用，以验证其效果和可行性。

一种新型非奇异快速终端滑模控制算法
龚事引
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2024(58)3
【摘要】此处提出了一种新型的非奇异快速终端滑模控制(NFTSMC)算法,可以用于解决失磁故障下的永磁同步电机(PMSM)控制问题。

该算法采用了一种新型滑模趋近律,能够有效减小滑模抖振,并提高状态响应速度。

同时,利用扩张状态观测器(ESO)对磁链进行估计,提高了控制精度。

首先建立了PMSM失磁故障数学模型,然后设计了转速环的NFTSM控制器。

最后,通过仿真和实验验证了该算法相比于PI 控制和传统滑模控制(CSMC)算法的优越性和有效性。

【总页数】5页(P27-30)
【作者】龚事引
【作者单位】湖南铁路科技职业技术学院;湖南省高铁运行安全保障工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TM341
【相关文献】
1.一种快速收敛的固定时间非奇异终端滑模控制方法
2.基于WNN的全弹性空间机器人自适应非奇异快速终端滑模控制算法
3.随动系统的新型非奇异快速终端滑
模控制4.基于扰动观测器和新型非奇异快速终端的PMSM滑模控制5.基于新型滑模观测器和非奇异快速终端滑模的永磁同步电机控制
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PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制
PMSM是一种永磁同步电机，由于其具有高效率、高功率因数和高扭矩密度等优点，广泛应用于各个领域。

由于电机非线性和负载扰动等因素的影响，传统的电机控制方法往往
难以满足控制要求。

为了解决这个问题，研究人员提出了一种PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法。

该方法在传统的滑模控制方法的基础上引入了平滑非奇异函数，利用其优越的收敛速度和
性能来提高电机系统的控制精度和稳定性。

具体来说，该方法包含两个闭环控制环节：外环和内环。

外环以电机转速误差为输入，利用平滑非奇异函数计算控制器的输出，并通过电流控制器将输出转化为电流指令。

内环
以电流误差为输入，利用PI调节器计算电压指令，并通过PWM控制器将电压指令转化为PWM信号。

整个控制过程实现了电机电流和转速的闭环控制。

该控制方法的主要优点是具有较快的响应速度和较高的控制精度。

由于引入了平滑非
奇异函数，控制器的输出具有较小的抖动，从而减小了电机系统的振荡和稳定性问题。

该
方法还具有较强的鲁棒性，可以有效应对电机参数变化和负载扰动等不确定性因素。

该方法也存在一些问题和挑战。

由于平滑非奇异函数的引入，控制器的设计和调节相
对较为复杂，需要进行大量的计算和优化。

控制器的参数也需要精确调节，否则可能导致
系统性能下降或者不稳定。

非奇异终端滑模控制（读书笔记）王蒙1、非奇异终端滑模控制特点非奇异终端滑模控制是近年来出现的一种新型滑模控制方法，它通过有目 的地改变切换函数，直接从滑模设计方面解决了现有终端滑模控制存在的奇异 性问题，实现了系统的全局非奇异控制；同时它又继承了终端滑模的有限时间 收敛特性，与传统的线性滑模控制相比，可令控制系统有限时间内收敛到期望 轨迹，且具有较高的稳态精度，特别适用于高速、高精度控制。

2、线性滑模控制方法（1）这对不确定二阶非线性系统122(,)()()x x x f x t u t d t =⎧⎨=++⎩ 其中，12()[(),()];(,)x t x t x t f x t =为未知函数，表示系统内部扰动，假设其估计值为12ˆ(,)f x t x =，且满足21ˆ(,)(,)(,)0.1f x t f x t F x t x -≤=；()0.1sin()d t t =表示系统外部扰动，且假设()0.1d t D ≤=；系统初始状态120.3,0.5x x ==。

（2）线性滑模通常设计为系统状态的线性组合12()0s t x x β=+=，其中，0β>。

（3）等效控制律为()()()eq n u t u t u t =+，其中，eq u 为等效控制项，n u 为非线性控制项。

（4）下面详细给出控制律的设计过程①当系统处于滑动状态时，暂且不考虑系统的参数摄动和外部扰动（()0d t =） 由等效控制原理，如果达到理想的滑动模态，则()0s =x ，即()0s xs x t∂∂=⋅=∂∂x 对滑模s 求时间的一阶导数12222ˆ((,)())0eqs x x x x x f x t u t βββ=+=+=++= ②从而得到等效控制项为21ˆ(,)eq u x fx t β=--③为满足滑模到达条件，考虑系统的参数摄动和外部扰动，选取 Lyapunov 函数2()0.5()V t s t =④考虑系统的参数摄动和外部扰动,对 V(t)求时间的一阶导数22222()()()[((,)()()())][(,)()()())][(,)()()())]ˆ[(,)((,))()())]ˆ[(,)(,)()()]eq n eq n eq n nnV t s t s t s x f x t u t u t d t s x f x t u t u t d t s x f x t u t u t d t s x f x t x f x t u t d t s f x t fx t u t d t ββββββββββββββ==++++=++++=++++=++--++=-++⑤令非线性控制项()[(,)()]sgn()n u t F x t D t s η=-++ 控制增益为η>0通常用符号函数sgn(.)实现切换控制作用，且符号函数具有如下重要性质1,0sgn()1,0s s s >⎧=⎨-<⎩ sgn()s s s =则当滑模 s ≠0 ，V(t)的一阶导数ˆ()[(,)(,)()()]ˆ[(,)(,)()()]ˆ[(,)(,)((,)())sgn()()]ˆ((,)(,))(,)sgn()()sgn()()sgn()ˆ((,)(,))(,nnV t s f x t f x t u t d t s f x t fx t u t d t s f x t fx t F x t D t s d t s f x t f x t s F x t s s D t s d t s s s f x t fx t s F x t βββηββββηββ=-++=-++=--+++=---+-=--)()()sgn()sgn()0s D t s d t s s s s s βββηβηηβ-+-≤-=-<满足滑模到达条件。

PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制PMSM（Permanent Magnet Synchronous Motor）是一种具有高转矩密度、高效率和高功率因数的同步电动机。

它由永磁体产生磁场，与旋转的磁场相耦合产生转矩。

传统的PMSM控制方法主要采用基于转子位置的传统闭环控制。

这种控制方法在低速和转子位置检测困难的情况下效果不佳，且鲁棒性差。

近年来，一种新型的PMSM控制方法--双闭环平滑非奇异终端滑模控制（Double-loop Smooth Non-singular Terminal Sliding Mode Control，DLSNTSMC）被提出。

双闭环平滑非奇异终端滑模控制通过引入插值算法和平滑非奇异项，实现了滑模面上的零误差追踪。

该控制方法包括两个闭环系统，分别用于速度和位置控制。

速度环控制输入为期望速度和电流，输出为速度误差；位置环控制输入为速度误差，输出为电流指令。

通过改进滑模控制器，实现了对速度和位置的精确控制，提高了系统的性能和稳定性。

在双闭环平滑非奇异终端滑模控制中，主要涉及到三个关键技术：插值技术、平滑非奇异项技术和滑模控制技术。

插值技术用于获取实时速度信息，避免了使用微分器导致的噪声干扰。

它通过对电流和角度信息进行插值，实现了对速度的估计，从而使速度环的控制输入更加准确。

平滑非奇异项技术通过引入平滑项，消除了传统滑模控制中的切换控制，实现了对滑模面上的误差的平滑追踪。

这样可以在快速响应和精确控制之间取得平衡，从而提高了系统的性能。

滑模控制技术是双闭环平滑非奇异终端滑模控制的核心。

它通过构造合适的滑模面和滑模控制律，实现了对系统的快速响应和鲁棒性控制。

通过引入滑模跟踪微分器，可以获得更好的稳定性和鲁棒性。

双闭环平滑非奇异终端滑模控制是一种新型的PMSM控制方法，通过插值技术、平滑非奇异项技术和滑模控制技术实现了对PMSM系统的精确控制。

它具有快速响应、鲁棒性强、抗干扰能力好等优点，在PMSM的控制领域具有广泛的应用前景。

青岛大学硕士学位论文非奇异终端滑模控制及其应用姓名：***申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：***20120602摘要滑模变结构控制理论在２０世纪５０年代时被提出来，经过近６０年的发展，逐渐成熟起来。

由于滑模变结构控制的滑动模态运动对系统的参数摄动和外界扰动具有不变性，滑模变结构控制逐渐成为控制系统的一种综合方法，适用于非线性系统和不确定系统等，也是一种很好的鲁棒控制方法，但也存在自身的缺点和不足，主要是抖振问题。

当系统的状态运动到滑动平面后，就会产生高频抖振。

针对这个问题，对不同的滑模变结构控制方法采取了相应的解决方法。

在参考大量的国内外关于滑模变结构控制理论的基础上，详细介绍了滑模变结构控制的基本原理及相关内容，并对终端滑模变结构控制进行了深入研究，论文的主要内容如下：１．研究了二阶不确定系统的非奇异终端滑模控制。

非奇异终端滑模可保持终端滑模的快速收敛性和避免奇异性问题，将其应用到带有不确定性控制参数的二阶系统中，并设计出相应的滑模变结构控制规律。

滑模变结构控制具有算法简单、鲁棒性好、响应速度快、易于工程实现等优点，针对ＢＴＴ导弹滚转通道的二阶不确定系统，提出了模型参考非奇异终端滑模变结构控制方案。

仿真结果表明，ＢＴＴ导弹滚转通道控制系统能够确保系统跟踪误差在有限时间内收敛至平衡点，有效改善控制精度，并克服了气动参数在大范围内摄动及外界干扰等影响，具有良好的指令跟踪性能和较强的鲁棒特性。

２．研究了不确定多变量线性系统的非奇异终端滑模控制。

为避免普通终端滑模的非奇异性问题和消除滑模变结构控制所固有的抖振问题，针对不确定多变量线性系统，提出了一种动态非奇异终端滑模控制方法。

即先对不确定多变量线性系统进行状态转换，即通过新的状态变换方法，将不确定多变量线性系统更容易的转换为一个由一个输入输出子系统和一个稳定内部子系统组成的系统。

后对转换后的输入输出子系统设计相应的动态非奇异终端滑模控制律，使得该子系统的状态在有限时间内到达平衡点并消除了滑动模态的抖动。

PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制1. 引言1.1 引言为了克服传统滑模控制的这些问题，平滑非奇异终端滑模控制应运而生。

该方法在保持传统滑模控制鲁棒性的基础上，通过引入非奇异终端控制律和平滑控制律，有效地改善了系统的动态特性和控制性能。

本文将介绍PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制方法的原理和设计过程，并通过仿真分析验证该控制方法的有效性。

希望通过本文的研究，能够为PMSM控制领域的进一步研究和实际应用提供一定的参考和借鉴。

2. 正文2.1 绪论为了克服这些问题，控制系统设计变得至关重要。

传统的PID控制器无法满足PMSM高性能控制的要求，因此研究者们开始探索更加先进的控制方法。

双闭环控制系统是一种有效的控制策略，可以提高系统的稳定性和动态性能。

滑模控制是一种常用的非线性控制方法，具有较好的鲁棒性和抗干扰能力。

传统的滑模控制在系统的起始阶段会出现“抖动”现象，影响系统的性能。

平滑非奇异终端滑模控制是一种改进的滑模控制策略，可以在系统的起始阶段避免“抖动”，提高系统的性能和鲁棒性。

本文将介绍PMSM双闭环平滑非奇异终端滑模控制的原理和实现方法，并通过仿真分析验证该控制策略的有效性和优越性。

通过本文的研究，可以为PMSM控制系统的设计和优化提供参考和指导。

2.2 PMSM双闭环控制系统PMSM双闭环控制系统是一种针对永磁同步电机的控制策略。

在传统的PMSM控制算法中，通常只考虑到单一的闭环控制结构，如速度闭环控制或电流闭环控制。

这种单闭环控制结构往往会导致系统性能的局限，对于PMSM这种高性能电机来说，需要更加复杂和精细的控制策略来满足其高要求。

PMSM双闭环控制系统是一种综合了速度和电流两个闭环控制结构的控制方法。

通过同时控制电流和速度两个环节，可以更好地调节电机的性能，提高系统响应速度和稳定性。

在PMSM双闭环控制系统中，速度闭环控制用于跟踪期望速度指令，而电流闭环控制用于保持电机电流在合适的范围内，从而保证电机的稳定运行。