第 34卷 第 8期 控 制 与 决 策 Vol.34 No.8
2019年 8月 Control and Decision Aug. 2019
文章编号: 1001-0920(2019)08-1797-06 DOI: 10.13195/j.kzyjc.2017.1730
附加控制输入反演自适应滑模鲁棒励磁控制
谷志锋
1,2†
, 孙晓云
1
, 余志强
1
, 朱长青
2
(1. 石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,石家庄 050043;
2. 军械工程学院 车辆与电气工程系,石家庄 050003)
摘 要: 为了提高一类非匹配不确定非线性系统的渐近稳定鲁棒控制能力, 简化传统反演自适应变结构控制计
算, 通过引入变结构附加控制输入量, 降低子系统虚拟函数反演设计难度, 克服传统反演自适应 L
2
增益控制只能
保证外部扰动对状态变量的影响小于干扰抑制系数, 而不能实现系统状态变量渐近稳定的不足, 且对外部干扰上
界没有要求, 并给出附加控制输入反演自适应变结构鲁棒控制计算通式. 为了验证所提出控制的方法性能, 以典
型谐波励磁系统为例, 对负载突增和单相接地故障两种工作状态进行仿真分析. 仿真结果表明, 相对于反演自适
应L
2
增益控制方式, 励磁系统状态变量渐近稳定能力得到增强, 且超调降低、稳定恢复速度加快, 对于提高军用电
站谐波励磁系统稳定控制能力具有重要意义.
关键词: 附加控制输入;反演滑模控制;自适应滑模控制;励磁控制;谐波励磁;滑模鲁棒控制
中图分类号: TP273 文献标志码: A
Back-stepping adaptive sliding mode robust excitation control with
additional control input
GU Zhi-feng
1,2†
, SUN Xiao-yun
1
, YU Zhi-qiang
1
, ZHU Chang-qing
2
(1. School of Electrical and Electrics Engineering,Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang 050043,China;
2. Vehicles and Electrical Engineering Department, Ordnance Engineering College,Shijiazhuang 050003,China)
Abstract: In order to improve the asymptotical stability for a kind of nonlinear systems with unmatched uncertainties and
simplify the calculation of back-stepping adaptive sliding mode control, by adopting additional control input, the level
of the subsystem virtual function designment difficulty is reduced, the asymptotical stabilisation of the state variables is
realized, which can not be resolved using the traditional back-stepping adaptive L
2
-gain control method while the upper
bound of the interference needn’t to be considered, and the common formulas of the back-stepping adaptive sliding mode
robust control with additional control input (BASMRC-ACI) is deduced. In order to test the performance of the proposed
control method, taking the type harmonic excitation system for example, simulation experiments are performed in load
increasing and ground fault states. Simulation results show that by the BASMRC-ACI, comparing with the back-stepping
adaptive L
2
-gain control method, the asymptotical stability rate of the excitation system state variables is enhanced,
overshoot is reduced and the convergence speed is improved, which is important for enhancing the dynamic stability of
the harmonic excitation system.
Keywords: additional control input;back-stepping sliding model control;adaptive sliding model control;excitation
control;harmonic excitation;sliding model robust control
0 引
军用电站和受电装备(雷达、导弹、火炮等) 构成
一类负载冲击大、容量有限的交流独立电力系统 (AC
isolated power system, AC-IPS). 励磁控制是提高 AC-
IPS 暂态和稳态品质的关键技术手段之一
[1-2]
. AC-
IPS 的励磁控制系统具有显著的非匹配参数不确定
和非线性特征
[3]
,采用常规反演自适应控制存在计算
膨胀问题
[4]
. 用于反演自适应滑模变结构控制 (Back-
stepping adaptive sliding mode control, BASMC) 不仅
可以有效适应非线性系统的非匹配不确定性特点, 还
可以克服反演设计存在的计算膨胀问题, 在电力系
统
[5]
、快速反射镜
[6]
、无人水下航行器
[7]
、船舶航向
[8]
等领域应用广泛,且为独立电力系统励磁控制提供了
很好的借鉴.
收稿日期: 2017-12-19;修回日期: 2018-04-01.
基金项目: 国家自然科学基金项目 (51407196);河北省自然科学基金面上项目 (E2017506007).
责任编委: 张维海.
†
通讯作者. E-mail: gzfgohappy@163.com.