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专利号: 2016109460334
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种级联滑模观测器,其特征在于,所述级联滑模观测器包括:负载转矩观测器和负载转矩导数观测器;

所述负载转矩观测器的级联滑模观测器表达式:

其中滑模控制项为:

式中, 是x1,x2的观测值,k1,k2为待设计常数,sgn(·)为符号函数;

所述负载转矩导数观测器的级联滑模观测器表达式为:

其中滑模控制项为:

式中, 是x1,x2,x3的观测值,κ1,κ2,κ3为待设计常数,sgn(·)为符号函数。

2.如权利要求1所述的级联滑模观测器,其特征在于,所述负载转矩观测器的偏差方程表达式为:

3.如权利要求1所述的级联滑模观测器,其特征在于,所述负载转矩导数观测器的偏差方程表达式为:

4.一种利用权利要求1所述级联滑模观测器的粘着系数及导数的估计方法,其特征在于,所述粘着系数及导数的估计方法包括:(1)由式 和式 分别构造负载转矩观测器和负载转矩导数观测器;

(2)由式e2=k1sgne1估算e2;

(3)由式 估算负载转矩

(4)由式E2=κ1sgnE1估算E2;

(5)由式E3=-Jmκ2sgnE2估算E3;

(6)由式 估算负载转矩导数(7)根据式 和式 估算粘着系数μ及其导数

5.如权利要求4所述的粘着系数及导数的估计方法,其特征在于,步骤(6)中采用继电特性连续化的方法代替符号函数sgn(ei),即 δ1为一个很小的正常数。

6.一种利用权利要求1~3任意一项所述级联滑模观测器的滑模变结构控制系统。

7.一种如权利要求6所述滑模变结构控制系统的消弱抖振的方法,其特征在于,所述消弱抖振的方法包括如下具体步骤:

1)建立被控系统的数学模型、制定控制策略:根据被控系统和控制目的建立系统的数学模型和控制策略;

2)定义变结构切换函数、设计变结构控制率:根据控制偏差及其微分定义切换函数并选择控制率,根据控制精度确定控制偏差的微分的最高阶数;

3)切换函数平滑化:将符号函数变为光滑连续非线性函数,使系统成为一种具有准滑动模态的变结构控制系统,基于传统的切换函数平滑化,将不连续的切换函数用一个近似n×1的连续函数代替,并根据被控系统的结构参数和仿真结果选择平滑函数δ,δ∈R 是一个调节变结构控制率平滑性的一个参数,且δ>0;

4)计算时变控制增益k:由滑动模的到达条件 推导得出控制增益k满足的不等式k≥G(sgnS,μ),其中f、G是与被控对象的数学模型有关的函数,sgnS是与切换面有关的符号函数,μ为调节参数;

5)完成滑模变结构控制器的设计,进行系统应用。

8.一种利用权利要求1~3任意一项所述级联滑模观测器的重载机车负载转矩观测系统。

9.一种利用权利要求1~3任意一项所述级联滑模观测器的电机负载转矩观测系统。