基于故障跟踪估计器的非线性时滞系统故障诊断

提出一种可有效检测和估计一类非线性时滞系统故障的故障跟踪估计器.根据预测控制和迭代学习控制的思想,在所选取的优化时域长度内,通过迭代算法调节故障跟踪估计器中的可调参数,使之逼近系统中实际发生的故障.与以往基于观测器的故障诊断方法不同的是,故障跟踪估计器可同时检测和估计系统中发生的故障,而且针对不同类型的故障亦有很好的适应性.仿真结果表明了所提出算法的可行性和有效性.     

基于滑模观测器的永磁同步电机变结构鲁棒控制

提出一种由一个变结构控制器和一个滑模观测器组成的控制系统,用于永磁同步电机的无传感器鲁棒控制.首先利用Lyapunov稳定性原理分析得到观测器的收敛条件及自适应率,并证明了其稳定性;然后以转速误差为参量建立滑模面,构造出变结构速度控制器,推导出自适应速度控制律,并得到速度控制的参考电流和参考电压.该方案的控制性能不依赖于电机参数和干扰变化,具有较强的鲁棒性.仿真结果验证了该方案的有效性与正确性.

     

行波型超声电机基于神经网络的逆模型辨识

行波型超声电机的动态特性受定子压电陶瓷迟滞和接触层非线性摩擦力的影响,表现出复杂的多值映射特征.通过引入动态迟滞逆算子,将存在于超声波电机逆系统中的多值映射在新的扩张输入空间上,转换为一一映射;然后使用神经网络建立超声波电机的逆模型,对迟滞和非线性摩擦力的影响进行补偿.所建立的模型结构简单,可以在线调整适应电机参数的非线性变化.实验仿真结果验证了该方法的有效性.

     

基于观测器的不确定广义时滞系统鲁棒预测控制

针对一类不确定广义时滞系统,讨论了其基于观测器的鲁棒预测控制问题,给出了系统观测器型预测控制器的设计方法.通过构造带有误差项的Lyapunov函数,应用线性矩阵不等式,将无穷时域二次性能指标"min-max"优化问题转化为凸优化问题,得到了鲁棒预测控制器存在的充分条件和显式表达式.证明了优化问题在初始时刻的可行解能保证广义闭环系统渐近稳定且正则无脉冲.仿真实例验证了所提出方法的有效性.

     

具有饱和死区非线性输入的自适应滑模跟踪控制

针对一类具有非对称饱和死区的扇区非线性输入系统,研究了自适应滑模输出反馈跟踪控制问题．在假设系统数学模型已知或未知的情形下,分别基于自适应观测器和模糊观测器,提出了滑模控制器的综合设计方案,并通过定义一类李亚普诺夫函数给出了自适应控制器和模糊逻辑系统的参数调整律．所提方法不仅具有对系统模型依赖性小的优点,而且增强了对扰动的鲁棒性,并保证了整个闭环跟踪误差系统的稳定性．最后,仿真结果验证了本方法的有效性．     

具有输出时延的网络控制系统故障检测

考虑一类具有长时延的网络控制系统,假定其传感器到控制器之间存在输出时延,对其进行故障检测研究.建立具有时延补偿功能的故障观测器,得到状态估计误差方程.基于离散切换系统理论,将观测器系统的稳定条件归结为一个线性矩阵不等式.当系统正常时,只要给定的矩阵不等式条件成立,该观测器系统就是渐近稳定的.当系统发生故障时,观测器残差能够迅速发生跳变,从而检测出故障的发生.仿真示例验证了方法的有效性.     

永磁同步电机驱动的小型三轴机载光电平台鲁棒控制系统设计

针对永磁同步电机驱动的小型三轴机载光电平台,进行了鲁棒控制系统设计的研究。在进行动力学分析的基础上,建立了三轴机载光电平台的简化多输入多输出模型。综合考虑性能、成本、体积等问题,设计了基于DSP的三通道永磁同步电机伺服控制器。针对载机姿态变化等系统内外部扰动对控制系统惯性稳定精度带来的影响,设计了基于扰动观测器的闭环控制算法,并讨论了扰动观测器的实际物理可实现问题。实验结果表明,与传统控制方法相比,结合扰动观测器的闭环控制方法具有惯性稳定精度高、鲁棒性强的特点,在sin(2πt)°和3sin(0.2πt)°正弦扰动条件下,分别实现了81.83和63.17μrad惯性稳定精度。所设计的小型三轴机载光电平台控制系统具有体积小,惯性稳定精度高,控制算法便于工程实现的特点,具有很高应用价值。     

考虑阈值迟滞的碳化硅MOSFET开关暂态解析模型

由于SiC/SiO₂界面固有的高界面态密度,阈值迟滞现象一直影响碳化硅MOSFET的可靠性。为量化评估阈值迟滞对碳化硅MOSFET开关特性的影响,首先考虑了驱动电压的上升与下降时间,建立了驱动电压非理想突变的开关暂态模型;其次,按照IEC标准得到开关延时与开关损耗的解析表达式;然后,进行了不同驱动负压下的动态特性实验并提取了开关延时与开关损耗;最后,通过实验结果与解析模型的结合,解耦并量化了驱动负压与阈值迟滞对开关特性的影响,得到了阈值迟滞影响下驱动负压与阈值电压的关系。结果表明,驱动负压与阈值迟滞均会引起开通延时降低,但阈值迟滞对其影响远大于驱动负压。驱动负压对开通损耗无影响,但阈值迟滞会导致开通损耗的降低。     

一种基于双位置观测器的永磁同步电机低速无位置传感器控制方法

为了实现永磁同步电机低速段无位置传感器控制系统对转子位置的快速跟踪和对转速信号的低噪声估计,该文提出了一种基于锁相环与滑模观测器的双位置观测器控制方法。该方法利用两组坐标变换实现了高频信号注入过程与磁场定向控制的解耦,通过改变滑模观测器增益与转速环闭环带宽的方式实现稳态时低噪声、暂态时低延迟的信号估计。控制器参数基于闭环带宽进行设计,避免了低通滤波器的使用,从而简化了控制系统。针对带宽切换过程,该文提出了一种切换策略,利用转速环与滑模观测器中的积分环节,实现了平滑的带宽切换。最后通过实验验证了所提方法的有效性。     

基于扰动补偿磁链观测器的永磁同步直线电机无位置传感器控制

为了提升永磁同步直线电机无位置传感器控制性能,研究了一种基于扰动补偿磁链观测器的无位置传感器控制方法。该方法将陷波滤波器看作扰动观测器并且结合反馈控制器,计算简单,容易实现。观测器中的参数调试也不复杂,对直流偏置和谐波扰动有着比较好的抑制作用,相当于克服了传统磁链观测器最主要的局限性。此外,研究的观测器不会带来磁链幅值和相位的误差。利用锁相环估计位置和速度,进一步提高观测器观测精度。实验证明扰动补偿磁链观测器能够有效减小直线电机运行过程中的动子磁链的估计误差,从而提高动子的位置和速度的估计精度。