电动叉车稳定性控制系统传感器故障重构

针对电动叉车稳定性控制系统的多个传感器故障检测和重构问题,提出了一种具有自适应调节律的滑模观测器,实现传感器故障的检测和重构。从叉车三自由度模型入手,构造出具有输出扰动的线性状态方程作为其等效的叉车传感器故障模型,并通过定义辅助的状态变量作为输出信号滤波器,将传感器故障转化成执行器故障。依据故障模型和滑模控制理论,给出了基于滑模观测器的传感器故障检测和重构方法并通过自适应算法使观测器设计具有无需知道未知故障上限值的优点。最后通过实验结果,表明该方法是有效的。     

单相脉宽调制整流器传感器故障诊断与容错控制

单相脉宽调制(PWM)整流器通常采用网侧电流与直流侧电压双闭环控制系统结构,一旦其检测系统中的传感器发生故障,将导致反馈值出现偏差,影响系统的控制效果与运行安全。设计一种准确可靠的单相PWM整流器网侧电流与直流侧电压传感器故障诊断与容错控制方案。采用解析冗余的方法实现故障诊断,基于单、双极性两种调制方法的开关函数取值设计了系统滑模观测器与状态估计器;将传感器采集值与观测器估计值作差并归一化建立系统残差,故障诊断单元通过比较残差与阈值定位故障传感器并迅速采取容错控制策略,以观测器的估计值代替故障传感器的测量值实现控制系统重构。通过仿真与实验模拟了三种传感器故障,验证了所提出故障诊断与容错控制方案的有效性与可靠性。     

直驱风电机组机侧变流器控制系统动态重构控制策略

在风电机组控制系统中,已成熟的控制策略都是建立在传感器输出可靠信号的基础上。一旦传感器故障,将影响机组的安全性和利用率,甚至影响并网质量。为了提高直驱风电机组故障容错能力,提出了机侧变流器控制系统的动态重构控制策略,根据转子位置传感器状态判别,在控制系统中对有位置传感器控制模式和无位置传感器控制模式进行动态无扰重构,并基于拉格朗日插值算法,实现重构过程连续性和一致性。仿真结果表明:无位置传感器控制模式的稳态性能不如有位置传感器模式,但可以作为后备模式在传感器故障期间保守运行,所提出的重构过程控制方法可满足连续性和一致性要求。     

基于滑模变结构控制的感应电机系统容错控制

速度传感器是感应电机控制系统中重要且脆弱的环节。提出了一种容错控制策略。利用滑模变结构控制理论建立滑模磁链观测器,基于等效控制原理,利用该观测器设计速度估计器重构转速。通过速度估计器对速度传感器进行状态监测。当传感器故障时,隔离传感器,利用估计转速作为系统的反馈,保证系统连续运行,从而实现速度传感器故障时对电机系统的容错控制。仿真验证了该方法的有效性。     

微机保护传感器故障的一种容错控制方法

提高微机保护装置的可靠性对电力系统本身和用户都具有重要的意义.采用容错控制技术,设计了一个基于故障检测与诊断的容错控制系统,将基于联邦卡尔曼滤波器的故障检测与诊断系统和智能容错控制器相结合,实现针对微机保护传感器故障的容错.联邦卡尔曼滤波器采用基于状态x2的检验法对各传感器的状态进行监测.当传感器出现故障时,容错控制器根据检测到的故障类型,采用不同的控制策略进行信号重构,利用重构后的信号代替故障传感器的测量值,输入给保护部分,从而使系统在传感器发生故障时仍能保持稳定.     

微机保护传感器故障的一种容错控制方法

提高微机保护装置的可靠性对电力系统本身和用户都具有重要的意义。采用容错控制技术,设计了一个基于故障检测与诊断的容错控制系统,将基于联邦卡尔曼滤波器的故障检测与诊断系统和智能容错控制器相结合,实现针对微机保护传感器故障的容错。联邦卡尔曼滤波器采用基于状态χ2的检验法对各传感器的状态进行监测。当传感器出现故障时,容错控制器根据检测到的故障类型,采用不同的控制策略进行信号重构,利用重构后的信号代替故障传感器的测量值,输入给保护部分,从而使系统在传感器发生故障时仍能保持稳定。     

牵引系统电流传感器故障诊断与容错控制

为实现牵引控制系统在电机电流传感器故障工况下的容错控制功能,提出了一种新的电流传感器故障诊断与容错控制算法。通过可变增益状态观测器模型实现电流值的实时估计并生成电流残差,利用CUSUM算法完成传感器故障进行实时检测与定位,并在传感器故障工况下用观测器估计值代替电流传感器信号实现牵引系统的容错控制。最后通过仿真验证了所提算法的有效性。     

自适应观测器M2C故障诊断与容错运行策略

模块化多电平换流器(M2C)作为中高压大功率电能转换、传输等工况的核心拓扑,最大限度的提升其连续安全稳定运行能力是变流器系统设计的首要目标。为实现在线检测M2C故障状态,快速定位故障子模块位置,同时在该过程提升系统的容错运行能力,提出一种基于自适应观测器的M2C故障诊断与容错运行策略。建立系统数学模型,分析M2C子模块故障后系统状态变化;以系统内部环流与输出电流作为观测对象,设计适合M2C的自适应观测器,在线监测系统是否处于故障状态,并迅速判断故障点位置;重构系统各相上、下桥臂电压调制信号,实现故障状态下的容错运行,最大限度提升系统连续安全可靠运行能力;最后通过实验验证了所提控制方法的可行性和有效性。     

基于状态观测器的感应电机速度传感器故障诊断及容错控制

速度传感器是感应电机矢量控制系统的重要组成部分,当其出现故障时会严重影响系统的性能。设计感应电机矢量控制系统,并在此基础上实现了基于状态观测器的感应电机速度传感器故障诊断及速度传感器发生故障后的容错控制。在速度传感器正常时,状态观测器工作在故障诊断方式下;速度传感器发生故障后,该状态观测器工作在速度估计方式下,系统由原带速度传感器矢量控制方式平滑切换到无速度传感器矢量控制,从而实现速度传感器的容错控制。该设计的有效性在dSPACE实验平台上得到了验证。     

基于AEKF的永磁同步电机容错控制研究

永磁同步电机(PMSM)驱动系统需要具备故障容错运行的能力,因此提出一种基于自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)的电动汽车(EV)用PMSM驱动系统故障容错控制策略。由于AEKF能连续估计系统状态并获取系统统计特性,故新控制方案基于AEKF设计了观测器。控制器检测到传感器故障发生后,立即进行重构以保证系统连续运行。不同于传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)方案,后者使用了固定的协方差矩阵,新的AEKF方案能自适应地调整协方差矩阵,大大提高了控制器精度和鲁棒性。最后,基于PMSM驱动试验平台,进行了新方案和传统EKF方案的对比试验,试验结果验证了新方法的转速估计更精确,鲁棒性更好。     

某型航空发动机容错控制仿真研究

利用卡尔曼滤波器的优点,提出了航空发动机容错控制模型,它的核心部分就是卡尔曼滤波器,考虑了当某一传感器发生故障后,利用一簇卡尔曼滤波器对发生故障的传感器进行诊断并隔离,并依据剩余非故障传感器的信息对自适应模型进行重构。实例仿真表明航空发动机容错控制系统可以保证航空发动机在一定的性能指标下稳定运行,达到了容错控制的目的。     

双馈风电机组关键传感器的故障诊断方法

针对提高双馈风力发电机组运行可靠性和控制系统冗余度的问题,提出研究其控制系统中关键传感器故障诊断方法。从双馈发电机电磁暂态模型出发,构建了定、转子电流和定子电压的观测器模型。通过机组动、暂态特性仿真,并和传感器实际输出信号进行比较,验证了所建观测器模型的准确性。基于观测器方法和扰动过滤单元设计,构建了一种基于自适应阈值的传感器故障诊断模型。通过对传感器不同故障类型以及干扰信号辨识能力的仿真比较,表明提出的故障诊断方法和模型的有效性。     

基于自适应滑模观测器的新能源汽车驱动系统电流传感器微小故障诊断EI北大核心CSCD

为及时准确地检测出新能源汽车永磁同步电机驱动系统电流传感器微小故障,该文提出一种基于自适应滑模观测器的微小故障诊断方法。该方法首先构建含有电流传感器微小故障的驱动系统混合逻辑动态模型,其次利用状态增广和非奇异坐标变换对电流传感器微小故障进行故障重构,然后设计收敛速度快且能够抑制高频抖振的自适应滑模观测器以精确估计系统重构状态,最后采用系统重构状态实际值与观测值残差作为检测变量并利用范数设计自适应阈值。该文提出的方法不仅能诊断微小故障和显著故障,而且可以检测从微小故障演变为显著故障乃至失灵的整个过程,准确性高、鲁棒性强。实验结果验证了所提诊断方法的准确性和鲁棒性。     

双馈风力发电机定子电流检测系统容错控制

为提高双馈风力发电机运行可靠性,提出了一种定子电流传感器故障检测及容错控制方法。在电网电压矢量定向同步坐标系下,根据双馈风力发电机动态模型,建立了基于模型参考自适应方法的定子电流冗余在线观测器。通过建立参考模型和可调模型,使定子电流观测值实时跟随实际电流。在αβ坐标系下通过定子电流检测值和观测值的比较残差实现传感器故障的自诊断。在故障后以定子电流观测值为控制对象实现无定子电流传感器运行。所设计观测器准确度不依赖于定子电流测量值且对电机参数变化具有较好的鲁棒性。文中方法能够在定子电流传感器故障条件下及时判断出故障的来源,并实现故障后的容错控制。在双馈风力发电机实验机组上,对所提出理论的正确性和可行性进行了实验验证。     

三相四开关有源电力滤波器的容错控制技术

设计了基于dq电流谐波检测法、电流矢量轨迹斜率故障诊断法以及模糊自适应PR控制的容错型有源电力滤波器,并提出了利用电压差值前馈补偿方法消除直流母线中点电位偏移。搭建了容错型三相四开关有源电力滤波器的整体模型和实验平台,研究其在故障发生前、故障发生后以故障状态运行与故障发生后以拓扑重构状态运行时对谐波的补偿性能。结果表明,所设计的容错型有源电力滤波器在故障前与故障后拓扑重构运行时均有良好的谐波补偿效果。     

基于滑模故障观测器的风能转换系统双频环最优容错控制

为提高风能转换系统在复杂恶劣的环境下正常运行的能力,针对未知故障,设计了基于滑模故障观测器的最优客错控制器.根据风速的多时间尺度特性,建立风能转换系统非线性机理模型.考虑传感器故障,建立风能转换系统的变桨距双频环模型.低频环采用PI稳态优化控制方法,高频环利用滑模故障观测器对未知故障和系统状态进行检测,采用最优容错控制...     

涡轴发动机动力涡轮转速传感器容错控制方法研究

为了提高涡轴发动机的可靠性,在动力涡轮转速传感器发生故障时,保证发动机串级主回路与预测抗扰控制回路的正常运行,提出了涡轴发动机动力涡轮转速传感器容错控制方法研究.采用动态系数法建立了涡轴发动机简化实时模型,利用卡尔曼算法进行了发动机退化参数的估计,建立了涡轴发动机机载自适应模型,同时对动力涡轮转速信号进行了故障诊断及信号重构,实现了对预测抗扰控制回路及发动机串级控制回路的容错设计,并进行了数字仿真验证.结果表明,所设计的容错控制方法可以在动力涡轮转速传感器信号发生故障时保证发动机的正常工作.     

基于滑模重构观测器的伺服系统容错控制律设计

针对同时存在执行器及传感器故障情形的伺服系统,提出了基于滑模观测器的主动容错控制律设计方法。在简要分析系统故障模型的基础上,采用添加滤波器方法,将原系统等效虚拟转化为只包含执行器故障的系统模型。然后基于线性矩阵不等式给出了滑模观测器解算方法,得到了故障重构值并设计了容错控制律。最后开展了仿真算例分析,验证了所提方法的有效性。     

霍尔传感器故障下的永磁无刷电机容错控制及其动态性能研究

该文针对霍尔位置传感器的故障,提出永磁无刷电机的容错控制方法,并研究了容错控制系统在动态过程中的性能。首先,分析霍尔传感器的故障情况,定义故障类型。分析各种故障对霍尔信号中的角度间隔和时间间隔的影响,提出针对霍尔故障的转子角度外插估计法。为减小角度预估的滞后,将外插估计法和电机的机械动态模型结合,提出能够克服霍尔故障的闭环角度观测器,以电磁转矩作为前馈信号,提高观测器的动态反应速度。为了完全消除估计角度的滞后现象,将霍尔信号变换为霍尔矢量,并对霍尔矢量进行了频谱分析和谐波消去,在此基础上提出了具有容错功能的霍尔矢量跟踪观测器。最后,通过仿真和实验验证了三种容错控制方法。实验结果表明,三种容错控制方法都能在故障情况下完成转子角度的估计,实现驱动系统的容错控制,而且霍尔矢量跟踪观测器有效地改善了容错控制系统的动态性能。     

基于FPGA的无刷直流电动机容错控制系统

针对霍尔传感器出现故障导致电机转速不稳定的问题,依据霍尔传感器控制原理,设计了无刷直流电动机容错控制系统,并提出了基于等时计数法的故障检测机制与基于无位置传感器系统的容错控制方法。通过仿真与测试平台实验验证,基于可编程门阵列(FPGA)的容错控制系统能够显著降低霍尔传感器故障对电机转速的影响,电机能够在霍尔传感器故障时能够正常稳定运行。