摘要：针对伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统中存在时变负载转矩、参数不确定性等问题,本文提出了一种基于扩张状态观测器(extended state observer, ESO)的自适应非奇异终端滑模(nonsingular terminal sliding mode,NTSM)控制方法.首先,设计ESO对系统存在的综合扰动和不可测状态进行估计.然后,采用分层设计的方法,分别对位移跟踪子系统和电流环子系统设计基于ESO的自适应NTSM控制器和滑模控制器.为削弱ESO估计误差对跟踪精度的影响,在NTSM控制器中引入了自适应增益.可以证明,所设计的控制器能够保证闭环系统所有信号有界,系统状态可渐近收敛到原点附近的小邻域内.最后,仿真结果验证了所提出控制方法的有效性.

摘要：针对实际工况下伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统中存在的外部时变负载扰动及相应产生的转动惯量、摩擦系数等参数不确定性问题,提出了一种基于状态观测器和参数估计器的自抗扰控制方案。其中,设计扩张状态观测器用于观测状态变量及系统的整体不确定性;采用投影梯度法设计参数估计器,用于估算控制通道中未参数化的不确定性,即由于转动惯量等参数的不确定性造成的时变控制增益;基于Lyapunov函数分析证明了观测器的收敛性及闭环系统的鲁棒稳定性。通过仿真和实验验证了所提方法能够实现连铸结晶器位移的渐进跟踪,且对负载扰动及参数变化具有较强的鲁棒性。

摘要：针对伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统中存在电机单方向转动约束、周期性时变负载扰动、减速比加工误差等问题,采用一种前馈+迭代学习控制(ILC)的复合控制策略。通过机理分析给出伺服电机的期望转速作为前馈控制量,再利用结晶器振动位移跟踪误差信号设计带遗忘因子的迭代学习控制器。理论分析表明所设计的迭代学习控制器能够使系统跟踪误差收敛到原点附近的邻域内。最后,通过仿真和实验分析不同遗忘因子取值对系统控制性能的影响,结果表明,当采用负指数的变遗忘因子时,比固定遗忘因子时的跟踪精度更高,比无遗忘因子时的收敛速度更快。

摘要：针对伺服电机通过偏心轴连杆机构驱动的连铸结晶器振动位移系统中存在减速比加工误差、偏心轴机械零位初始偏差和负载转矩扰动等问题,本文设计了一种基于双幂次趋近律和扩张状态观测器(ESO)的反步滑模控制器.首先,针对偏心轴转角到结晶器位移非线性关系逆解的非唯一性,可通过分段函数法建立结晶器位移到偏心轴转角一一对应的映射函数关系;其次,针对不可测的减速比加工误差和负载转矩扰动可采用扩张状态观测器来实时估计,以削弱扰动对系统跟踪性能的影响;最后,采用一种具有二阶滑模特性且有限时间收敛的双幂次趋近律以提高收敛速度和削弱抖振.仿真对比结果表明,本文所设计的控制器能有效实现连铸结晶器位移的渐近跟踪,并对系统扰动具有较强的鲁棒性.

摘要：以伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统为研究对象,针对系统中同时存在的匹配建模误差和非匹配外界时变扰动不确定系统,提出一种基于干扰补偿器的鲁棒准滑模控制方案.首先,针对非匹配外界时变扰动不确定系统,采用一种改进的解耦干扰补偿器,保证估计误差有界收敛;其次,采用一种新型的混合趋近律,将幂次趋近律与等速趋近律相结合,减小滑模面趋近时间;再次,基于切换函数设计扩张状态观测器用于观测系统不确定项(包括干扰补偿器估计误差及系统的匹配不确定性),并构建趋近律参数与不确定项的定量关系,以降低抖振,提高系统的控制性能和鲁棒性;最后,通过理论分析证明了闭环系统离散准滑动模态的稳定可达性.仿真分析结果表明了所提出控制方案的有效性.

摘要：以伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统为研究对象,针对系统输入和状态受限问题,考虑系统存在的参数不确定性和负载转矩扰动影响,设计一种基于观测器的预设性能自适应控制器.首先,针对系统存在的参数不确定性、负载转矩扰动等问题,基于Lyapunov函数设计变增益扩张状态观测器,在保证观测精度的同时,削弱峰值现象;其次,考虑状态和输入受限的情况,将预设性能函数与Backstepping技术相结合设计控制器,构建指令滤波器解决"计算膨胀"问题,引入动态补偿量对观测器及受限状态产生的误差进行补偿,并对所设计的控制器进行稳定性分析;最后,通过仿真对比实验验证控制器的有效性.