基于Petri网的现场总线系统故障容错分析

在现场总线系统的使用过程中 ,可能会出现各种故障 ,这不仅会影响到设备的安全运行 ,也会对人身安全造成威胁。为此 ,在介绍 Profibus现场总线系统的基础上 ,定义了现场总线系统的故障类型 ,并建立了相应的基于 Petri网的现场总线系统的故障容错模型。通过分析容错模型的运行机理 ,清晰的揭示了系统在发生故障后的行为 ,为进一步的研究打下了良好的基础 ,提供一个新的思路。     

考虑传感器与执行器故障的EPS主动容错控制

针对传感器及执行器故障对EPS助力性能的影响,提出一种EPS主动容错控制方法。建立含参数不确定性、传感器与执行器故障的EPS系统模型,将系统不确定性转化为故障估计误差系统的扰动,基于未知输入观测器及线性矩阵不等式推导故障估计误差系统稳定并对扰动具有鲁棒性的充分条件,采用LMI区域极点配置法提升故障估计性能;在此基础上,针对执行器故障设计控制律补偿容错控制算法,针对传感器故障设计信号重构容错控制算法。Matlab/Simulink环境下的仿真结果表明,当传感器与执行器单独或同时发生故障时,设计的故障估计算法均可较为准确地估计故障幅值,故障估计的误差较小;针对不同故障对助力性能的影响,提出的容错控制方法均可使故障EPS系统的助力性能有所恢复。基于LabVIEW PXI的硬件在环试验进一步验证容错控制应用于EPS系统的有效性,提升汽车转向行驶的安全性及可靠性。     

基于单电流检测的电动变桨系统容错控制

针对电动变桨系统中常见的电流传感器故障,提出一种基于单电流检测的电动变桨系统变论域模糊容错控制方法。当变桨系统发生单个或两个电流传感器故障时,该方法利用直流母线电流传感器对所缺失的电流信息进行重构,保证三相电流能在任意两个相邻采样周期内得到及时更新,确保闭环系统稳定,并通过自适应阈值故障判断法完成故障相电流传感器的切换及容错。针对调制法引起的重构信号误差及电动变桨系统的主要控制目标,将变论域模糊控制方法应用于速度环,以改善系统抗负载扰动能力,提高容错系统鲁棒性。结果表明,该容错控制方法使得变桨系统在传感器故障情况下,牺牲部分系统性能后依然具有较理想的控制特性,并且该方法的正确性也得到了验证。     

风能转换系统的故障诊断与主动容错控制

建立了风能转换系统传动部分的故障数学模型,并且在未知干扰情况下构造了自适应故障观测器,用以检测风能转换系统传动部分的故障,并对该故障进行自适应估计。设计了主动容错控制器来保证发生故障时风能转换系统传动部分的稳定性以及可靠运行,并给出各部分详细的稳定性证明。通过对主传动链不同故障类型的仿真,表明了自适应故障诊断及主动容错控制方法的有效性和可行性。     

基于单电流检测的电动变桨系统容错控制（英文）

针对电动变桨系统中常见的电流传感器故障,提出一种基于单电流检测的电动变桨系统变论域模糊容错控制方法。当变桨系统发生单个或两个电流传感器故障时,该方法利用直流母线电流传感器对所缺失的电流信息进行重构,保证三相电流能在任意两个相邻采样周期内得到及时更新,确保闭环系统稳定,并通过自适应阈值故障判断法完成故障相电流传感器的切换及容错。针对调制法引起的重构信号误差及电动变桨系统的主要控制目标,将变论域模糊控制方法应用于速度环,以改善系统抗负载扰动能力,提高容错系统鲁棒性。结果表明,该容错控制方法使得变桨系统在传感器故障情况下,牺牲部分系统性能后依然具有较理想的控制特性,并且该方法的正确性也得到了验证。     

基于自适应模糊的汽车半主动悬架容错控制

半主动悬架可以自适应调节阻尼器的阻尼力,具有良好的可控性。针对半主动悬架的增益故障,提出了基于自适应模糊控制的汽车半主动悬架容错控制。在分析汽车半主动悬架阻尼器输入输出特性的基础上,建立了阻尼器发生增益故障时的故障悬架模型,设计了未知输入观测器对阻尼器增益故障进行故障诊断。基于自适应模糊控制对汽车半主动悬架系统阻尼器增益故障设计容错控制器,在C级随机路面下进行容错控制的Matlab/Simulink软件仿真,结果表明自适应模糊容错控制的控制效果要优于无容错控制。     

考虑作动器故障分级的汽车SASS与LKAS集成容错控制策略

考虑悬架子系统在汽车底盘中的重要作用,基于遗传算法设计了半主动悬架系统与车道保持辅助系统的集成优化控制算法。针对半主动悬架系统作动器发生不同程度的故障对集成控制系统性能的影响,进一步提出了集成容错控制策略。当悬架作动器发生增益故障时,采用基于故障补偿的容错控制算法,而当悬架作动器完全失效时,通过切换优化控制目标函数,提升汽车的总体性能。仿真结果表明:与未集成控制相比,设计的集成优化控制算法可明显改善汽车的乘坐舒适性及稳定性;悬架作动器发生不同程度的分级故障时,提出的集成容错控制策略可显著降低故障对汽车使用性能的影响,提升了汽车的可靠性及行车安全性。     

基于优化自适应阈值的非线性机电系统传感器 故障检测和主动容错控制

针对具有参数不确定性和传感器故障的非线性机电系统,提出一种基于优化自适应阈值和故障重构策略的主动容错控制方法。首先,利用线性分式变换理论对存在参数不确定性的非线性机电系统进行建模,并提出基于粒子群优化算法的优化自适应阈值以提高参数不确定条件下的故障检测性能。其次,通过解析冗余关系推导出系统的动力学方程,并提出一种基于递归终端滑模的跟踪控制策略,以实现系统健康状态下的负载位置跟踪。当系统发生故障时,构建自适应滑模观测器进行传感器故障重构,根据重构结果设计自适应主动容错控制律,并利用故障检测结果进行控制律的实时切换。实验结果表明,所提出的故障检测和主动容错控制方法能在0.06 s内准确的实现传感器故障检测和容错控制,验证了该方法的可行性。     

浅析配电网故障定位容错方法

配电网故障定位是配电网自愈的基础,为了克服配电终端错报故障信息造成的故障定位失败问题,提出了配电网故障定位容错方法。充分利用配电网线路上配电终端的故障信息,对错报故障信息进行容错处理,实现配电网的准确故障定位。     

多电平变流器系统可靠性建模与分析

多电平变流器因其良好的特性已被广泛应用于各种中、高压大功率的电能变换场合,其采用了比两电平变流器更多的功率开关器件,从理论上讲具有更高的故障率,但多电平变流器自身拥有大量的冗余状态和较高的控制自由度,当开关管存在故障时可通过释放冗余资源使多电平变流器实现容错运行,从而提高多电平变流器系统的可靠性。为了定量分析不同变流器拓扑的可靠性,首先采用故障物理可靠性建模方法建立功率开关管串/并联的可靠性模型,并基于该模型,建立单相三相两电平变流器的可靠性模型;综合考虑多电平变流器拓扑的自身冗余和容错能力对可靠性的影响,建立了三相多电平和新型混合多电平变流器的可靠性模型,并基于所建立的可靠性模型定量分析了不同变流器的可靠性;最后,对三相五电平混合T-ANPC变流器进行了实验验证。结果表明,多电平变流器可通过容错运行实现带故障持续工作,从而有效提高系统可靠性。     

可重构空间故障容错机械臂设计

从机械臂运动学的角度，定义了故障容错机械臂、故障容错机械臂的阶、通用故障容错机械臂和特定任务故障容错机械臂，论证了通过运动学关节冗余也同样可以提高机械臂系统的可靠性，故障容错机械臂所应该具备的自由度数，以及针对不同的任务要求，设计故障容错机械臂的方法。通过将任务空间抽象简化为一系列的特征点，建立机械臂参数与理想值相关的罚函数，选择有效的优化算法，设计出了通用一阶故障容错平面位置机械臂，通用一阶故障容错空间位置机械臂，以及特定任务一阶故障容错平面位置机械臂，建立起完整的故障容错机械臂的设计方法。     

AFFSFT电机单相故障容错控制方法

以新型AFFSFT电机为容错控制对象,针对该电机的单相故障设计了三相四桥臂的逆变器容错拓扑,详细论证了SVPWM容错控制算法的可行性,并基于AFFSFT电机的特殊结构,提出了励磁绕组辅助容错,以及特定转速区间降速运行的容错控制策略。在仿真测试的基础上,设计实验平台进行了控制实验验证,验证了该容错控制策略的可行性。     

多电平变流器系统可靠性建模与分析* .txt

摘要：多电平变流器因其良好的特性已被广泛应用于各种中、高压大功率的电能变换场合，其采用了比两电平变流器更多的功率开关器件，从理论上讲具有更高的故障率，但多电平变流器自身拥有大量的冗余状态和较高的控制自由度，当开关管存在故障时可通过释放冗余资源使多电平变流器实现容错运行，从而提高多电平变流器系统的可靠性。为了定量分析不同变流器拓扑的可靠性，首先采用故障物理可靠性建模方法建立功率开关管串/并联的可靠性模型，并基于该模型，建立单相三相两电平变流器的可靠性模型；综合考虑多电平变流器拓扑的自身冗余和容错能力对可靠性的影响，建立了三相多电平和新型混合多电平变流器的可靠性模型，并基于所建立的可靠性模型定量分析了不同变流器的可靠性；最后，对三相五电平混合T ANPC变流器进行了实验验证。结果表明，多电平变流器可通过容错运行实现带故障持续工作，从而有效提高系统可靠性。 .txt     

七自由度机器人动力学优化

对七自由度机器人动力学性能进行研究并优化,七自由度机器人结构上具有冗余关节,可以进行容错控制,因此容错时可能会产生关节的加速度突变,从而引起系统故障甚至损坏机器人系统。为防止加速度突变引起机器人运动故障,首先进行机器人动力学建模及分析,在此基础上将求解出的加速度优化处理,将优化后的加速度进行最优化分析,有效克服了高速运动及容错时容易发生的关节加速度突变。通过实验仿真观测到该优化可以对关节角度实现快速准确的跟踪。     

一种具有容错能力的液位监控方法

通常出现传感器故障或误测量时,液位监控系统将失去监控能力.针对该问题,提出了一种具有容错能力的液位监控方法.该容错监控策略利用多传感器信息和简便的诊断技术对故障进行诊断,然后通过流量信息和神经网络来实现液位的容错监控.当出现传感器故障和误测量时,该容错监控方法可以保证液位监控系统依然能有效地进行液位监控.它具有简便易行、不改变原系统结构和不增加额外设备的优点,在稀土萃取生产线上使用效果良好.该容错监控方法也可应用到其他行业中的类似场合.     

基于容错技术的珍珠岩混料系统设计

工业自动化过程控制中常使用容错技术来提高系统可靠性,但这样增加额外的制造成本。结合工程经验与企业实际,对珍珠岩混料系统的关键工艺进行冗余设计,同时利用三级故障检测与分离技术来定位故障源并设计容错控制器。通过容错控制器最大限度保障小故障"在线"修,大故障"离线"修,提高了混料系统的可靠性,同时减少了企业的成本投入。     

基于定性方法的故障检测和诊断技术综述

在现代控制系统中，由于系统复杂性的日益提高，规模的不断扩大，系统常常要面对不可预计的变化。这类系统一旦发生故障就可能造成人员和财产的巨大损失。设计可靠的容错控制系统。或者将复杂系统的性能维持在高水平上，是急待解决的问题。切实保障现代复杂系统的可靠性和安全性，具有十分重要的意义。这首先就需要能够正确地检测出系统产生的变化（故障），然后尽快地采取相应措施来重新配置系统。由于实际应用在这方面有强烈要求，所以研究和发展新的故障检测和诊断技术已经成为自动控制领域的一个热点研究方向。     

工业容错技术引论

容错技术应用非常广泛 ,在相关理论的指导下 ,提出了工业容错技术的基本概念 ,论述了常见的系统故障、典型的工业容错设计方法和故障检测手段 ,讨论了工业容错技术的应用前景和发展方向。     

基于容错策略的球形机器人控制系统

基于容错策略对具有高可靠性的一种球形机器人控制系统进行研究。根据球形机器人自主运动的任务要求将控制问题分解为8个局部控制器,并基于局部控制器的结构研制基于多传感器的球形机器人嵌入式控制系统。这些局部控制器相互之间存在通信和信息交互的能力,在任务分配和协作方面具有自主性。基于冗余容错控制技术设计球形机器人的冗余双备份伺服控制子系统,以提高控制系统的可靠性。其中,冗余双备份伺服控制子系统是由两个相同的备份模块组成的,通过故障检测、故障定位以及系统恢复实现容错功能,而且冗余结构能够根据故障情况进行重组。基于时间容错和信息容错的技术设计球形机器人的软件系统,并设计监控软件监视软件系统的运行状态。球形机器人的控制系统试验表明基于容错策略设计的球形机器人控制系统是可行的、有效的。     

基于细粒度的光片上网络MRR制程漂移容错研究

光片上网络是片上网络发展的新方向,微环谐振器是光片上网络中的关键器件,然而由于微环谐振器对制程漂移较为敏感、极易发生故障,如何对制程漂移造成的微环谐振器故障进行容错是提高光片上网络可靠性的关键。针对该问题提出了一种细粒度的微环谐振器制程漂移容错方法,建立微环谐振器制程漂移模型,采用基于樽海鞘群算法的微环谐振器制程漂移容错方法,并结合多策略的冗余微环谐振器进行容错。实验结果证明,所提方法相比整数线性规划等方法,可以最高提高21%的带宽和减少66.7%的调整功耗,证明了所提方法的有效性。