新型海洋钻井平台安全自动化系统网络解决方案的研究

文章针对近年来自动化船舶和海洋钻井平台发展出现的一些重要变化，在参考了实际应中的网络的基础上，提出了一种安全自动化系统（SAS）网络解决方案，介绍了其中一个子系统的软件结构和功能设计，着重阐述了数据库分布式设计、实时信息网络通信以及Web 系统的实现。     

海洋石油钻井平台吊机监测系统

介绍了海洋石油钻井平台吊机监测系统。该系统采用单片机作为下位机进行数据采集和处理,采用工业平板电脑作为上位机为操作员提供良好的操作界面。上位机配置嵌入式操作系统和触摸屏,为操作人员提供吊机的各种参数信息,同时将吊机吊臂及负荷的实际工作情况以动画的形式显示在屏幕上,为吊机的安全运行创造了条件。吊机监测系统在海上风力7级条件下测试数据表明,吊机动态显示数据非常准确,质量动态测试误差为0.2％;角度误差为±1°;水平距离计算误差小于0.2m。     

基于观测器的全方位平台滑模轨迹跟踪控制

以Mecanum轮型全方位移动平台为对象,建立运动学和动力学模型,研究机器人的观测目标优化控制问题.针对全方位轮特有的滑移和平台的重心偏移等不确定和非线性因素对运动的影响,采用多体动力学软件RecurDyn,构建了包含各种非线性因素的虚拟样机模型.提出采用等效控制的滑模控制器,通过非线性扩张状态观测器,可以实现对系统不确定项和干扰的估计,有效地降低了切换增益.引入双曲正切函数代替符号函数,消除了输出抖振.通过仿真分析,取得了良好的轨迹跟踪效果,表明该方法是有效和可行的.     

基于自适应负载观测器的PMSM滑模控制

根据永磁同步电机的矢量控制模型,设计一个滑模转速控制器,并设计一个自适应观测器估计负载转矩扰动值,进而对扰动进行在线补偿。滑模控制器与传统PID控制相比具有超调量小、响应快的优点．负载观测器的补偿提高了系统的性能。MATLAB仿真结果证明该设计方法的有效性。     

基于滑模变结构观测器的故障诊断研究综述

该文介绍了现实环境中故障及诊断方法的基本分类,故障诊断的工作原理。其中基于观测器的故障诊断算法被公认为较为成熟的故障方法之一,该文对基于滑模变结构观测器的故障诊断算法的研究现状进行了详细的介绍。     

基于鲁棒观测器的非线性系统滑模控制

针对一类非线性不确定时滞系统,分别考虑了观测器的设计和控制器的设计问题.首先,基于扩张状态方程,设计鲁棒观测器;其次,基于观测器估计的状态值,融合H∞控制技术,设计了滑模控制器,并且将滑模控制器增益系数的计算问题转化为线性矩阵不等式的求解问题,而且所设计的滑模控制器不要求系统不确定项满足匹配条件,使得控制器具有广泛的使用范围;最后,给出数值算例,将设计的观测器和控制器应用算例中,仿真表明该方法的有效性.     

基于滑模观测器的PMSM控制系统研究

针对永磁同步电动机（PMSM）的特点,选用鲁棒性好、控制算法简单、易于工程实现的滑模观测器方法对电动机转子位置和速度进行估计。结合PMSM的数学模型与矢量控制理论,建立基于MATLAB/Simulink的无传感器PMSM矢量控制系统的仿真模型,并进行系统性能仿真分析,仿真结果验证了基于滑模观测器的无传感器控制方法的正确性与可行性。     

非线性不确定系统的鲁棒滑模观测器设计

对非线性不确定性系统,提出一种鲁棒滑模观测器.所提出的鲁棒滑模观测器通过滑模与相应的控制策略来实现,设计参数的选取不需要求解大量方程,同时能保证对系统的非线性不确定项具有鲁棒性.通过设计滑模,可以调整观测器跟踪系统状态的收敛速度,使状态估计达到预期的指标.仿真结果验证了提出方法的有效性.     

新型有限时间收敛滑模扩张状态观测器研究

针对一类具有量测噪声的非线性不确定系统,设计了基于新型滑模扩张状态观测器的Terminal滑模控制方案．首先对系统进行两次状态扩张,然后设计一种新型滑模扩张状态观测器,通过采用特殊的滑模面保证观测误差在有限时间内收敛到零．在此基础上,设计Terminal滑模控制器,使系统状态也能在有限时间内收敛到零．严格的理论证明和仿真结果均证明了所设计新型滑模观测器及闭环控制方案的有效性和快速性．     

Sliding Mode Observer Controller Design for a Two Dimensional Aeroelastic System with Gust Load

The aim of this paper is to develop state estimation and sliding mode control schemes for the vibration suppression of an underactuated wing aeroelastic system in the presence of a gust load disturbance. Ignoring structural elastic deformation and using the concentrated elastic system (spring) to simulate the overall elastic deformation, this aeroelastic model consists of a straight wing and spring system, describing flap and pitch freedoms. The corresponding dynamic motion equation is established using the Lagrange method, and the gust is modeled as a typical “1‐cosine” gust. The aerodynamic lift and moment on the wing are computed by strip theory. The open loop system exhibits the limit cycle oscillations (LCOs) at a certain freestream velocity. The objective is to design a control system for suppressing the LCOs. For the purpose of control, a single trailing‐edge control surface is used. It is assumed that only the pitch angle is measured and the remaining state variables needed for full state feedback are estimated by the designed observer. Then an integral sliding surface is put forward on the estimation space; a new continuous reaching law is proposed to reduce the chattering phenomena. The finite‐time reachability of the predesigned sliding surface is proved and guaranteed by the designed sliding mode control law. The sufficient condition for the asymptotic stability of the closed‐loop system composed of the sliding mode dynamics and the error dynamical system is derived in terms of linear matrix inequality (LMI). The effectiveness of the proposed strategy is finally demonstrated by simulation results.     

Fuzzy Sliding Mode Control for Active Suspension System with Proportional Differential Sliding Mode Observer

In this paper, a generalized augmented transformation is considered for the quarter active suspension system with uncertainties. Specifically, the model uncertainties are converted to the augmented states and a new proportion differential sliding mode observer is used to estimate state variables and model uncertainties. A differential geometric method is applied to linearize the nonlinear suspension model. In order to weaken the vibration effect of sliding mode control force and reduce energy consumption, a fuzzy sliding mode controller is designed for the active suspension system and the fuzzy controller is applied to adjust switching control gain according to the reaching condition of sliding mode surface. The simulations are conducted to illustrate the effectiveness and advantages of this proposed observer and control strategy.     

基于干扰观测器的解耦快速终端滑模控制

针对一类欠驱动系统跟踪控制问题,提出了一种基于非线性干扰观测器的全局解耦快速终端滑模控制(NDODGFTSMC)策略。将欠驱动系统分解成两个子系统分别设计全局快速终端滑模面,利用其中一个子系统滑模面的符号函数来构造中间变量,并将该变量引入到另一个子系统的滑模面中,构造出整个系统的滑模面,采用等效控制法和模糊双幂次趋近律求解系统的控制律。同时为了消除系统扰动对控制效果的影响,设计了一种双曲正切非线性干扰观测器对系统干扰进行估计并补偿给控制器。利用Lyapunov稳定原理证明了系统滑模面的渐近稳定性。将该方法应用于小车倒立摆系统的控制中,仿真结果验证了其有效性及优越性。     

感应电机高阶终端滑模磁链观测器的研究

提出了基于高阶非奇异终端滑模的感应电机转子磁链观测方法,用于实现感应电机的按转子磁链定向控制. 设计了非奇异终端滑模面及观测器的控制策略,利用所设计的控制策略推导出电机转子磁链信息. 为了抑制常规滑模存在的抖振现象,设计了定子电流观测器的高阶滑模控制律,可将控制信号直接用于电机转子磁链的估计. 较常规滑模观测器,所提方法具有较高的观测精度,并对电机参数变化具有良好的鲁棒性.仿真结果验证了方法的有效性.     

基于滑模观测器和广义观测器的故障估计方法

针对受未知干扰影响的一类非线性系统,提出一种基于滑模观测器和广义观测器的执行器故障和传感器故障估计方法.首先通过线性变换将原系统解耦为两个降阶的子系统,其中一个子系统受执行器故障和干扰的影响,另一个含有传感器故障和干扰,进一步将后一个子系统转化为广义系统.对两类子系统分别设计滑模观测器和广义观测器,给出估计误差一致最终有界的条件,得到系统状态和未知干扰的估计值.然后,利用等效输出控制原理重构执行器故障,引入干扰补偿保证重构算法的鲁棒性,再根据广义观测器的结果获得传感器故障的估计值.最后,通过计算机仿真验证了本文方法的有效性.     

基于滑模干扰观测器的直流电机系统复合控制

随着直流电机设备在农林业、制造工业和航空航天领域应用得越来越广泛,实际工程对其性能的要求也越来越高。针对直流电机系统控制中面临的建模误差、参数摄动以及摩擦力矩干扰问题,提出一种滑模干扰观测器(SMDOB,sliding mode disturbance observer),其输出可作为控制系统中干扰补偿的设计依据。基于所设计的内环SMDOB,并利用不变性原理,提出一种外环复合控制方案,从而实现直流电机系统的位置跟踪能力。仿真结果表明,相比传统的控制方案,该控制方案下电机系统的跟踪性能更好,对建模误差、参数摄动以及摩擦力矩干扰的鲁棒性更高。而且,该控制方案的结构较为简单,易于工程实现。     

采用滑模观测器的六旋翼指令滤波鲁棒控制

针对包含复合干扰的六旋翼无人机鲁棒控制问题,提出了一种基于滑模观测器的指令滤波鲁棒控制方法。建立了包含复合干扰的六旋翼无人机位置和姿态的数学模型,并对位置回路设计了滑模控制律,从而解算出姿态指令;根据姿态角回路输出的虚拟控制律,设计了指令滤波器来抑制微分爆炸现象,并利用辅助滤波器补偿指令滤波的误差;在角速度回路鲁棒控制律中引入滑模观测器,对包括模型误差和外界扰动的复合干扰进行补偿,实现了六旋翼UAV的指令滤波鲁棒控制。仿真结果表明：提出的指令滤波鲁棒控制律与指令滤波自适应控制方法相比,在复合干扰下具有更优的稳定性、准确性和快速性,位置和姿态的最大误差分别仅为0.05?m和0.5°,滑模观测器的估计误差也仅为0.2 （°）/s,能够在更短的时间内实现对六旋翼UAV位移和姿态的鲁棒控制。     

基于观测器的双吊具桥吊时变滑模同步控制

为针对双起升桥式吊车双吊具同步运行过程中普遍存在的无法精确建模、系统参数变化、外部扰动未知等问题,采用交叉耦合策略,提出了一种基于非线性扰动观测器的时变滑模同步控制方法。首先,采用时变滑模控制保证了控制器的全局鲁棒性;其次,利用非线性扰动观测器观测聚合扰动,对控制器进行扰动补偿;此外,提出一种可动态适应控制系统变化的变增益趋近律,有效抑制了控制输入抖振、缩短了趋近时间。最后,利用Lyapunov理论证明控制器的渐进稳定性,并通过仿真结果表明了所提出方法的有效性,控制器在未知扰动存在的情况下仍具有良好性能。