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。     

基于降维观测器的系统最优容错控制

针对含有传感器故障的线性连续系统,利用Riccati矩阵方程设计了故障情况下的动态最优容错控制律,并设计了能同时检测出系统状态和故障状态的增广的降维故障检测器,从而实现了系统的故障检测和容错控制并能满足二次型性能指标.仿真实例验证了这种方法简单有效.     

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。     

电液集成块液压伺服系统自适应控制

电液集成块液压伺服系统是一种有前途的新型电液伺服系统。该系统在高响应产精度要求时,时变因素不能忽略。本文讨论了其控制策略,介绍了实际应用的控制算法。     

双星编队构形保持抗干扰容错控制

为解决系统模型误差、外部干扰以及执行器故障引起的双星编队轨道控制精度低、稳定性差问题,设计一种基于观测器的抗干扰容错线性二次型调节器(LQR)控制策略.首先,根据编队双星相对运动动力学模型,设计基于双比例积分自适应律的增广观测器,同时实现对系统状态、间歇故障与快速时变故障、可建模干扰的快速精确估计,并采用H∞优化技术抑...     

无轴承异步电机传感器故障容错控制

为了避免转速和电流传感器故障对无轴承异步电机(BAM)矢量控制系统中转速环、电流环以及悬浮控制的影响,提出了一种无轴承异步电机传感器故障容错控制策略.首先,设计扩张观测器实现对无轴承异步电机转速及误差的观测,利用数据融合策略来实现故障时转速的平滑切换,再根据转速观测误差设计合理阈值实现速度传感器的故障诊断及容错.其次,...     

执行器饱和约束下机器人手臂的最优容错控制

为了提高机器人手臂系统在饱和约束和电机故障下的控制精度,提出了一种最优容错控制策略。首先建立了机器人手臂故障模型,然后设计了故障观测器对故障值进行估计,并提出包含电机故障与饱和约束的性能指标,最终利用神经网络准确估计出性能指标,从而得到了最优容错控制策略。MATLAB环境下仿真结果表明,所设计的最优容错控制策略与自适应容错控制方法相比具有更优的控制效果,能够在0.2 s内稳定跟踪指令信号,最大跟踪误差仅为0.9°,同时输出力矩始终满足饱和约束要求,所设计的故障观测器能够在0.2 s内准确估计出故障值,最大估计误差仅为0.2 N·m,大幅提高了机器人手臂系统的控制精度。     

电液位置伺服系统的模糊滑模控制研究

针对电液位置伺服系统的位置跟踪控制问题,在滑模控制理论的基础上,加入模糊控制理论,提出了一种模糊自学习滑模控制方案.通过设计模糊控制器,用模糊输出代替滑模切换控制,将该控制方法应用于电液位置伺服系统的研究中,仿真实验结果表明该控制方案的有效性,跟踪性能良好,能有效削弱抖振.     

基于干扰观测器的电液伺服系统反馈线性化滑模控制

为抑制电液伺服系统中各种非线性因素及不确定干扰,提出了基于输入输出反馈线性化的滑模控制与非线性干扰观测器相结合的控制策略以提高其位置控制跟踪精度。以电液振动台为试验对象,建立其非线性控制模型,利用李雅普诺夫稳定性理论保证了位置闭环系统的全局稳定性。利用MATLAB/Simulink对设计的控制器进行了仿真验证,结果验证了提出的控制器的可行性。为了模拟实际环境下存在不确定干扰,在位置电液系统基础上增加了电液加载系统,开展了试验研究。结果表明,该控制器能有效的提高干扰下电液伺服系统的位置跟踪性能。     

电液位置伺服系统的自适应滑模鲁棒跟踪控制

针对存在参数不确定性的电液位置伺服系统的跟踪控制问题，基于滑模控制理论，提出了一种具有参数自适应能力的自适应滑模控制方法。通过自适应方法，来消除参数不确定性对系统控制性能的影响，进而实现鲁棒控制。基于李雅普诺夫稳定性理论证明了自适应滑模控制系统的渐近稳定性。将该方法应用于某疲劳试验机电液伺服系统的跟踪控制，仿真和实时控制结果证明了该方法的有效性。     

基于Backstepping的电液伺服系统多级自适应滑模控制

针对电液伺服系统的非线性特性、系统参数及外部负载的非匹配不确定性,在电液伺服系统的位置跟踪控制中,提出了基于Backstepping逆向递推技术的多级自适应滑模控制方法,应用Backstepping的逆向递推方法有效地解决了高阶系统的控制问题,并结合了自适应方法和滑模控制方法各自优良的抗干扰特点。仿真结果显示,该控制方法具有较强的鲁棒性及良好的跟踪性能。     

Design and Analysis of Fault Diagnosis and Fault-tolerant Control for a Class of MIMO Nonlinear State Systems

This paper presents a fault diagnosis and fault-tolerant control algorithm,which can be used for a class of multi-input multi-output(MIMO)nonlinear state system...     

FUZZY NEURAL NETWORK CONTROL FOR VIBRATION WAVEFORM SYSTEM OF MOLD

Combining with the characteristic of the fuzzy control and the neural network control(NNC), a new kind of the fuzzy neural network controller is proposed, and the synthesis design method of the control law and fast speed learning algorithm of the parameters of networks are put forward. The output of the controller is composed of two parts, part one is derived on basis of the principle of sliding control, the lower order model and the estimated parameters of the plant are only required, part two is derived on basis FNN, it is used to compensate the uncertainties of the systems. Because new type of FNN controller extracts from the advantages of the intelligent control and model based sliding mode control, the numbers of adjusting parameters and the structure of FNN are simplified at large, and the practical significance and variation range are attached to each layer of the network and its connected weights, the control performance and learning speed are increased at large. The lightness of the conclusions     

Sliding mode control with varying boundary layers for an electro-hydraulic position servo system

In this study, a new sliding mode control with varying boundary layers is proposed to improve the tracking performance of a nonlinear electro-hydraulic position servo system, which can be found in many manufacturing devices. The key feature of the proposed control scheme is the use of varying boundary layers instead of fixed boundary layers, which are usually employed in conventional sliding mode control. The validity of the proposed control scheme is verified through practical testing on an experimental electro-hydraulic positioning device. In the cases of step and sinusoidal command inputs, the experimental results strongly suggest that the proposed control scheme is capable of improving the tracking precision without causing any chattering. In addition, the new control scheme seems to be very robust against various set point conditions .     

计算机控制系统的故障诊断

本文介绍了计算机控制系统的故障原因,故障诊断方法,并给出了一诊断实例。     

非线性状态空间方法辨识电液伺服控制系统

针对回归神经网络辨识和建立非线性动态系统模型的问题,研究非线性状态空间描述的回归神经网络数学模型。讨论极小均方误差网络训练收敛准则,通过研究Kalman 滤波估计公式中的随机变量,提出一种参数增广的回归神经网络非线性状态方程,无导数的Kalman滤波器用于增广参数估计,人工白噪声强迫网络学习,更新网络权值,避免了扩展Kalman滤波器计算Jacobian信息和基于递度学习算法收敛慢的问题。在电液伺服系统辨识建模的应用中表明,回归神经网络较好地跟踪了液压油缸压力变化,与扩展Kalman滤波估计学习算法相比,新的算法具有较快的收敛和精度。     

神经网络滑模控制在位置伺服系统的应用

针对直流无刷电机伺服系统参数摄动、非线性以及其他不确定因素等问题,提出一种神经网络滑模变结构控制方案。利用一个三层RBF神经网络和滑模变结构控制器实现了无刷电机伺服系统位置的精确控制。该方案综合径向基神经网络和滑模变结构算法的优点,对系统参数变化和外部扰动具有很强的鲁棒性,是一种较理想的智能控制策略。仿真结果表明控制器具有良好的动静态品质,工程实现简单,具有广阔的应用前景。     

Sliding mode based fault detection,reconstruction and fault tolerant control scheme for motor systems

The fault-tolerant control problem belongs to the domain of complex control systems in which inter-control-disciplinary information and expertise are required. This paper proposes an improved faults detection, reconstruction and fault-tolerant control (FTC) scheme for motor systems (MS) with typical faults. For this purpose, a sliding mode controller (SMC) with an integral sliding surface is adopted. This controller can make the output of system to track the desired position reference signal in finite-time and obtain a better dynamic response and anti-disturbance performance. But this controller cannot deal directly with total system failures. However an appropriate combination of the adopted SMC and sliding mode observer (SMO), later it is designed to on-line detect and reconstruct the faults and also to give a sensorless control strategy which can achieve tolerance to a wide class of total additive failures. The closed-loop stability is proved, using the Lyapunov stability theory. Simulation results in healthy and faulty conditions confirm the reliability of the suggested framework.     

液压驱动Stewart平台非线性自适应控制器设计

电液驱动Stewart平台具有高度非线性特性,且各个通道之间存在严重的负载交联耦合,影响了仿真模拟器运动的平滑性和逼真度.以往这种系统的控制器大都是以驱动分支作为被控对象进行设计的,忽略了各个通道之间负载交联耦合的影响,导致系统控制精度的降低,严重时甚至可能造成系统的不稳定.针对上述问题,提出以动平台为被控对象,根据动平台动力学方程设计一种基于加速度鲁棒观测器的非线性自适应控制器的方法,通过Lyapunov方法证明该控制算法具有渐进稳定性.试验表明提出的控制算法在提高平台控制精度和抑制通道间负载交联耦合方面的效果较理想.     

复杂控制系统故障诊断方法分析

分模块介绍了复杂控制系统故障诊断的相关方法,重点讨论了自诊断自测试技术,并提出复杂控制系统中开展自诊断自测试技术研究的一些思路与方法。