容错控制及其在火电厂中的应用

控制系统中的传感器和执行器是经常出故障的部件,容错控制为提高控制系统可靠性提供了有效途径。综述了目前容错控制的主要方法及研究动向,并探讨了容错控制在电厂中的应用状况及其前景,提出了将系统的故障检测、诊断与系统的控制、容错有机结构的集成的控制系统设计思想。     

容错控制及其在火电厂中的应用

控制系统中的传感器和执行器是经常出故障的部件,容错控制为提高控制系统可靠性提供了有效途径。综述了目前容错控制的主要方法及研究动向,并探讨了容错控制在电厂中的应用状况及其前景,提出了将系统的故障检测、诊断与系统的控制、容错有机结合的集成的控制系统设计思想。     

利用降维状态观测器离散系统的鲁棒容错控制

研究了线性离散不确定系统的鲁棒容错控制问题。针对线性离散控制系统存在不确定性和传感器失效的情况，利用降维观测器估计系统的状态，并基于估计的状态构成鲁棒容错控制律。给出了闭环系统具有鲁棒容错特性的充分条件。数值算例表明了算法的有效性。     

大范围线性化最优鲁棒容错快关控制系统的设计

将直接反馈线性化理论运用于汽轮发电机组快速汽门控制的设计中，得到了实用的非线性快速汽门控制规律。在此基础上，提出了一种对反馈测量通道故障具有鲁棒容错性的大范围线性化最优快关控制系统设计方法。所设计的系统实现了大范围稳定。并且由于采用对测量通道容错的完整性设计方法，提高了系统的可靠性。又由于采用多回路同时镇定方法，也提高了系统在测量通道发生故障下的动态特性。     

基于RBFN故障检测的集散控制系统容错控制

集散控制系统（DCS）的容错控制需要解决系统的实时故障检测和容错控制律重构二大问题,本文运用径向基函数神经网络（RBFN）构造DCS的故障诊断器,通过RBFN进行容错故障范例检索,实施对DCS的控制律分段容错实时重构。这一方案在输煤控制系统中获得良好应用。     

燃煤电厂协调控制系统故障诊断与容错控制应用研究

基于多模型自适应滤波技术和线性二次型最优控制提出了电厂锅炉汽机协调控制系统的故障诊断和容错控制方案。建立了包含协调控制系统正常和可能发生的各种故障模式的系统模型集，并根据系统模型集以及系统实时输入输出数据进行多模型自适应滤波，从而实现故障诊断；然后根据故障诊断结果以及针对每个模型设计的线性二次型最优基本控制器，实现控制律的在线重组和主动容错控制。最后将上述故障诊断和容错控制方法应用于某300MW燃煤电厂协调控制系统中，仿真结果表明算法的有效性。     

三相永磁容错电机单相故障的容错控制

为了使三相永磁容错电机在单相故障后仍能输出满足要求的转矩,提出了容错电流优化控制方法。针对开路故障,利用故障前后磁动势不变的原则,得到了故障时的容错补偿电流,实现对转矩脉动的补偿。针对短路故障,利用分开补偿的策略,对由短路电流引起的转矩脉动和缺相不对称转矩脉动进行分开补偿,进行了电流矢量合成,实现了电机在短路时输出转矩脉动的最小化。通过MATLAB/Simulink进行仿真,验证了所提出容错控制方法的有效性。     

非线性网络化控制系统鲁棒容错控制

针对具有马尔可夫特性时延的网络化控制系统,基于时延准T-S模型,考虑系统参数不确定性的影响,采用状态反馈控制律,通过构造离散Lyapunov泛函,推证出了确保网络化控制系统在传感器发生失效故障时具有鲁棒完整性的充分条件,并以求解LMIs给出容错控制器的设计方法。最后通过仿真验证了文中所述方法的可行性和有效性。     

控制理论新进展

随着电网的发展，电网稳定的控制手段也在发生变化，新技术层出不穷，而这些控制手段所依赖的控制理论也在不断发展。本文对经典控制理论出现后发展起来的各种理论作了概述，并初步对它们在电力系统中的应用(或可能的应用)作了介绍。     

具有鲁棒容错特性的网络化二级电压控制

根据二级电压控制的原理和网络传输的特点,建立了同时考虑不确定信息延迟、数据包丢失和乱序的网络化二级电压控制NSVC(networked secondary voltage control)模型,运用线性矩阵不等式LMI(linear matrix inequality)方法设计了具有鲁棒容错特性的二级电压控制器,能保证控制系统在网络环境下具有良好的控制性能和稳定性。以经典3机系统为例进行数字仿真,验证了该网络化二级电压控制器的性能和效果。     

基于容错逆变器的永磁同步电动机矢量控制

研究了一种容错逆变器和在该逆变器不同桥臂故障时的永磁同步电动机矢量控制系统容错运行策略。分析了一种容错逆变器的工作原理,并由无中线引出的永磁同步电动机电流特性分析可以知道,三相定子电流之和等于零,通过两相定子电子就可以实现电机的电流控制。在此基础上提出了基于容错逆变器的永磁同步电动机矢量控制系统容错运行方案,该方案简单可行,并通过仿真实验验证了策略的正确性和有效性。     

面向复合故障的牵引逆变器四桥臂容错控制

针对牵引变流器中NPC型三电平逆变器在一相或两相桥臂发生复合故障后的容错控制问题,在给出三电平逆变器四桥臂容错拓扑及其控制方式的基础上,通过分析逆变器主桥臂冗余矢量容错能力,归纳出复合故障类型,并就不同类型故障提出相冗余与矢量冗余相结合的容错控制策略,最终通过仿真建模对复合故障容错控制策略进行验证。仿真结果表明,三电平逆变器两相桥臂同时发生故障时可实现自动容错,故障后系统仍可全额或降额持续运行,验证了所提控制策略的有效性。     

考虑未知惯量与不平衡力矩的四电机同步驱动伺服系统容错控制

针对四电机伺服系统中单个电机的故障,提出了一种基于命令滤波反步法的容错控制方案。首先,建立带有未知惯量和不平衡力矩的故障伺服系统动力学模型;随后,采用命令滤波反步技术进行控制器设计,构建误差补偿系统提高控制精度;此外,利用神经网络处理故障电机引起的非线性扰动,并设计同步误差信号实现系统的同步控制;最后,基于Lyapunov稳定性理论证明单电机故障情况下闭环系统的稳定性,设计仿真验证了所提控制方法的有效性及优越性。     

三相八开关逆变器的容错控制策略

针对中性点箝位型（NPC）三电平逆变器的容错拓扑及其控制问题,考虑逆变器发生功率器件断路故障情况以及故障前后空间矢量的变化,当故障发生时,将输出端子连接到直流链路的中性点,建立可容错三电平逆变器模型,实现开路故障下的容错控制。同时考虑逆变器直流侧中点性电压平衡问题,采用零序电压注入法,抑制了中性点电位的波动。仿真结果证明了该容错控制策略的可行性和有效性。     

基于三相四桥臂的永磁容错电机控制系统研究

针对高可靠性和高输出性能要求的航空用电机驱动系统,提出了基于三相四桥臂的永磁容错电机控制系统。通过电流解耦,对电机绕组中的交直轴电流及零轴电流进行分析,提出了恒iq,id控制算法。该算法可以实现电机及其控制器发生一相断路或短路故障(包括绕组故障和功率管故障)时,系统输出的功率和转速不变,而故障态的转矩脉动最小化输出。MATLAB仿真证明了该控制策略的正确性及可行性。     

基于无传感器的永磁同步电机容错控制

分析了旋转变压器故障对永磁同步电机控制系统和车辆运行的影响。针对旋转变压器的故障隐患,研究了一种基于脉振高频信号注入法和柔性开关函数滑模观测器的全速度范围无传感器控制算法作为容错控制,在旋转变压器发生故障之后代替硬件位置检测,保证车辆继续安全行驶,避免交通事故的发生。通过仿真和实验验证了该算法的有效性。     

一种永磁同步电机失磁故障容错预测控制算法

针对永磁同步电机失磁故障导致牵引系统带负载能力降低的问题,提出一种基于磁链在线检测容错预测控制算法。首先,根据永磁同步电机预测控制模型,详细分析了永磁体发生失磁故障对电流控制和电机运行状态的影响。其次,设计了基于滑模变结构的观测器,利用滑模变结构等值控制原理,建立了实时估计永磁体磁链算式。通过永磁体磁链算式,进而计算状态电流观测值。最后,提出了容错预测控制算法。该算法将状态电流观测值作为反馈量输入到容错预测控制器中,以使响应电流准确跟踪给定电流,从而达到容错控制的目的。通过仿真及实验验证,证明了所提算法的可行性和有效性。     

双绕组永磁容错电机矢量控制系统研究

针对双绕组三相永磁容错电机的结构,以在无故障和电机绕组开路及短路故障情况下获得相同的输出转矩为目标,提出双绕组三相永磁容错电机的矢量控制策略。电机的每相电流采用电流滞环控制技术。利用Matlab软件搭建了双绕组三相永磁容错电机矢量控制系统的仿真模型,设计调试了以TMS320LF28335 DSP为核心的硬件实验平台,仿真和实验结果证明了该矢量控制策略的正确性。     

分布式微机监控系统的软件容错设计

容错技术是提高计算机控制系统可靠性的一种重要方法。以若干工程实例作为背景材料,讨论分布式微机监控系统的软件容错设计技术,探讨人工智能技术在容错设计中的应用。     

控制系统中的容错技术

介绍容错技术的特点、类型和实现方法 ,并引用实例 ,针对某一特定旋转机械子系统增加了容错技术后的性能进行讨论和仿真。说明容错技术对提高控制系统可靠性起到了一定作用。