基于容错观测器的容错控制系统集成设计

针对一类传感器故障的线性控制系统,设计出一个能在故障情况下正确估计出系统真实状态的容错观测器,并在此基础上实现对传感器故障的容错控制。结合某水下自主航行器（AUV）航向控制系统传感器故障的仿真结果验证了所提方案的有效性。     

飞行器控制系统的自适应容错控制

建立了某型号导弹在纵向平面内的闭环控制系统模型,通过设计PID控制器参数,使该闭环系统具有一定的容错能力.然后,在被控系统中加入自适应模块,当执行器出现故障时,被控系统的容错能力得到很好的改善.同时,为降低加入自适应控制后系统的复杂性.利用了实际系统与理论模型之间的输出残差来判断系统是否出现故障:当残差小于一定的阈值时,单纯采用PID控制;否则加入自适应控制.仿真结果证明了加入自适应控制的有效性.     

基于自适应神经网络滑模观测器的容错控制

针对机电伺服系统可能发生的故障,提出基于自适应神经网络滑模观测器的快速终端滑模容错控制策略.在自适应滑模观测器中引入神经网络估计故障,以提高故障发生时观测器的状态估计精度和故障检测准确性.利用观测器的状态估计值进行状态重构,结合参数自适应技术和快速终端滑模控制方法设计主动容错控制器.针对参数不确定性设计参数自适应率进行估计,并利用前馈补偿技术补偿故障和参数不确定性.针对未知上界的扰动设计具有自适应增益的鲁棒项.利用Lyapunov定理证明所提出的控制方法可以实现系统有界稳定,大量仿真和实验结果验证了控制器在系统发生故障时具有良好的容错能力、控制精度和响应速度.     

航空发动机鲁棒容错控制

针对目前航空发动机数字控制中急需解决的可靠性问题，根据完整性综合性设计思想，提出了一种对模型不确定性具有鲁棒性的容错控制系统的设计方法，并结合传感器的软、硬故障进行仿真，结果表明该控制系统在正常状态和故障状态都能实施良好的工作，具有控制、诊断和容错综合能力，且对模型不确定性具有良好的鲁棒性。     

永磁容错电机解耦控制研究

多相永磁容错电机是一个多变量、强耦合、非线性的高阶电磁系统,其控制的关键是实现转矩的解耦控制。以六相八极永磁容错电机作为研究背景,通过六相静止坐标系到二相旋转坐标系的变换,在保持电机磁势和功率恒定的条件下,研究变换矩阵的计算方法,实现了永磁容错电机电流、磁链、转矩的解耦控制,为这种结构电机高性能的转矩控制和进一步的容错控制提供了一种新方法。     

水下机器人抗积分饱和控制及主动容错控制方法

针对自主式水下机器人(AUV)推力饱和时一般模型控制器控制性能下降问题,提出了基于平滑变参数条件积分法的抗积分饱和控制方法.为适应AUV因抛载等引起的动力学性能变化,提出了一种基于抗积分饱和一般模型控制的主动容错控制方法,同时还研究了传感器故障问题并提出了一种传感器故障容错控制方法.进行了海狸号水下机器人试验样机的仿真及水池实验,实验结果验证了所提出的抗积分饱和控制方法的有效性,也验证所提出的容错控制方法在AUV发生故障及动力学性能变化时可有效减小速度、角速度跟踪误差.     

容错技术在工业控制系统中的应用

探讨了工业控制系统中容错技术的应用，提出在ＳＴＤ总线上采用双ＣＰＵ容错结构，同时对Ｉ／Ｏ模板也采取容错措施，以提高系统可靠性．     

基于滑模-模糊逻辑系统的故障检测及容错控制

针对一类单输入单输出非线性不确定系统,提出了一种基于滑模-模糊逻辑系统的故障检测的方法。其中,利用模糊逻辑系统对被控对象中的未知函数进行逼近,用相同方法对故障项进行逼近;设计滑模观测器进行故障检测和诊断,然后基于Lyapunov函数综合设计方法对系统进行稳定性分析;当故障被检测出后,为保证系统稳定性重组控制器,设计控制器,实现容错控制。仿真结果验证了该方法的有效性。     

变体飞行器传感器故障在线主动容错控制

为保证变体飞行器在传感器故障情况下的稳定飞行性能和良好跟踪效果,提高故障诊断准确度和容错控制能力,针对变体飞行器传感器故障诊断与容错控制问题,提出一种基于考虑属性可靠度的置信规则库(BRB-r)专家系统在线主动容错控制方法。首先,给出变体飞行器的气动参数模型和纵向非线性动力学模型,综合考虑外界扰动和传感器故障,利用最小二乘拟合方法和雅克比线性化方法,建立变体飞行器的切换线性变参数(LPV)故障模型;然后,基于BRB-r专家系统构建变体飞行器传感器故障诊断与容错控制模型,通过统计方法对传感器监测指标进行可靠性分析,并引入证据推理(ER)解析算法,提高故障诊断精度和容错控制效果;最后,利用基于投影算子的协方差矩阵自适应优化策略(P-CMA-ES)算法优化故障诊断与容错控制模型,降低系统的复杂度,提高了故障诊断效率。仿真结果表明,变体飞行器传感器故障诊断精度能够达到98.75%,当传感器故障程度小于50%时,所提方法能够有效克服传感器故障和外界扰动,保证变体飞行器的稳定飞行,具有较强的容错控制能力和鲁棒性能。     

计算机容错技术与应用

随着计算机应用的深入,系统的容错问题也日渐突出。本文分析了最新的计算机容错技术,讨论了在企业级容错的三个层次,在此基础上介绍基于Ｕｎｉｘ和ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ平台的实施方案。     

汽车电子制动踏板模拟器中传感器的容错控制研究

根据汽车电子制动踏板模拟器的物理结构和运动特性,建立了电子制动踏板模拟器的数学模型.针对电子制动踏板模拟器中搭载的角位移传感器和踏板力传感器,提出了一种传感器的容错控制架构模型.软硬件仿真实验结果表明,电子制动踏板模拟器中的传感器在出现故障的状态下,电子制动踏板模拟器仍能准确地估计出传感器的输出值,使电子制动踏板模拟器仍能正常运行,提高了电子制动踏板模拟器的可靠性.     

基于Riccatti方程的鲁棒容错控制

研究了线性不确定系统的鲁棒容错控制问题。考虑传感器失效的情况，基于Riccati方程和Lyapunov渐近稳定性理论讨论了线性不确定系统在故障情况下的鲁棒镇定问题，给出了闭环系统具有鲁棒容错特性的一个充分条件。最后用算例说明了该算法的有效性。     

一种多电平逆变器故障诊断与容错控制策略

针对逆变器开关元件的开路故障,提出一种级联H桥多电平逆变器故障诊断与容错控制策略。 在不改变级联H桥多电平逆变器电路拓扑的情况下,通过快速傅里叶变换(fast fourier transform, FFT)和主元分析(principal component analysis, PCA)对逆变器原始开路故障数据进行了预处理和特征提取,构建贝叶斯网络(Bayesian network, BN)对级联H桥多电平逆变器开关元件的故障进行快速诊断,根据诊断的结果,基于变载波和调制波电压重构容错控制方法,使逆变器输出电压仍能满足系统平稳运行的要求,通过仿真与试验验证了该策略具有良好的诊断及容错控制性能。     

基于双核处理器的主动磁悬浮轴承容错控制架构

为了满足针对多自由度磁悬浮支承系统的故障诊断与实时控制需求,提出一种基于异构的双核处理器ARM+DSP架构。硬件配置上以数字信号处理器(digital signal processing, DSP)作为从处理器执行多个环路的故障监测;而高级精简指令集处理器(advanced RISC Machines, ARM)作为主控制器执行转子位置控制算法,并根据从控制器的故障重构控制器而实现容错;软件结构上提出基于双核处理器的信息交互、任务分配与执行的设计方法,设计了双向中断来协调控制与监控代码间的执行时序。试验得到系统故障诊断与实时容错控制仅需1.8 ms,能够满足系统需求。试验结果证明了本研究所提出架构的有效性。     

Lur''''e系统的H∞容错控制研究

针对一类不确定Lur'e系统,设计了可靠H∞控制器.通过用凸多面体不确定性描述控制表面故障,建立了一种包含执行器故障与传感器故障的故障模型,得出基于线性矩阵不等式(LMI)的可靠H∞控制存在的充分条件,并提出了可靠H∞控制器的设计方法,通过求解LMI实现反馈控制器的设计.理论分析表明,该控制器保证了当所有控制元件运转正常或者部分控制元件出现故障时闭环系统具有渐近稳定性和可靠H∞性能.数值仿真例子验证了该控制器理论上的可行性.     

Event-triggered fault-tolerant consensus control with control allocation in leader-following multi-agent systems

Science China Technological Sciences - Event-triggered consensus in leader-following multi-agent systems with actuator fault is considered in this paper, in which the fault investigated can be...     

可重复使用运载器预测制导与鲁棒容错控制

为实现可重复使用运载器(Reusable launch vehicle,RLV)的再入段准确制导与鲁棒容错控制,提出了一种基于改进预测校正制导律和鲁棒容错姿态控制联合的方法.首先,设计改进倾侧角幅值模型和航迹方位角走廊的预测校正制导律,结合标称迎角剖面,在线计算得出姿态系统的输入指令;然后,针对控制系统的不确定/干扰及...     

降维观测器系统的鲁棒容错控制

对于使用降维观测器的反馈系统，基于矩阵扰动理论，将传感器故障和模型不确定性造成的参数扰动对系统的影响归结为对系统闭环矩阵的扰动，提出了使系统对传感器失效具有完整性并对非确定性参数扰动具有鲁棒性的设计方法。仿真结果表明，该方法是简单有效，具有能够达到预期的控制目标，且在正常状态下对系统性能没有不良的影响。     

1 000 MW发电机变压器组保护容错设计和配置

1000MW发电机组电压等级高、容量大,其继电保护受到非常多的关注．提出大机组保护的配置方案以及可能面临的问题,分析保护的容错原理和技术,介绍失磁保护、定子接地保护及转子接地保护的选型要求,认为保护装置硬件系统的冗余度是确保1000MW机组安全经济运行的重要措施．     

容错型牵引电机驱动系统的间接定子量控制

针对基于三相四开关容错逆变器的电力牵引传动系统,提出牵引电机的间接定子量控制方案.采用间接定子量算法生成参考电压矢量,以固定逆变器开关频率和减小电磁转矩脉动;通过含有饱和限幅环节的改进型磁链观测器抑制定子磁链的积分漂移.针对三相四开关空间电压矢量的特殊性,给出了容错逆变器SVPWM调制算法;考虑到容错逆变器直流侧电容中点电压不平衡的问题,建立了中点电压补偿模型,提出了一种基于PID调节器的补偿方案.通过MATLAB/Simulink仿真实验证明了所设计的基于三相四开关容错逆变器的牵引电机间接定子量控制方案的可行性和有效性.