状态观测器在故障诊断中的应用

伦伯格(D.G. Luenberger)的状态观测器理论在自动控制系统的设计中已得到广泛应用,但在故障诊断方面的应用尚不多见。本文引用状态观测器理论解决控制系统的故障诊断问题,对于不考虑随机噪声的线性或拟线性系统的故障可以作出比较准确的诊断。     

采用全阶状态观测器的IGBT模块结温预测

为解决控制器功率器件过温失效问题,需要对IGBT的PN结温度进行实时精确估计.设计全阶状态观测器对IGBT的结温进行实时估计,并综合考虑电、热参数的相互影响,采用闭环控制实现结温的估计修正;根据双脉冲测试原理搭建IGBT动态特性离线测试平台,研究导通电流、母线电压、结温对IGBT损耗的影响,采用线性插值法推导IGBT损...     

基于观测器摩擦补偿的机电系统高精度控制

针对机电作动系统在低速阶段摩擦非线性明显且同时存在其他干扰,易导致系统跟踪精度、稳定性下降这一问题,设计基于非线性观测器摩擦补偿的自适应鲁棒控制器. 针对摩擦非线性,利用LuGre摩擦模型描述系统的摩擦现象,提出非线性观测器对模型的内部摩擦状态进行观测. 针对系统摩擦系数、转动惯量及其他不确定性参数,设计参数自适应律进行估计. 利用前馈补偿的方法,对摩擦非线性和参数不确定性进行补偿,设计鲁棒项克服系统的其他扰动. 利用Lyapunov稳定性定理证明了提出的控制器在存在扰动的情况下可以实现系统的有界稳定性. 实验结果表明,提出的控制器具有较高的控制精度与较强的鲁棒性,跟踪精度较传统的PID控制器提高了一个数量级.     

状态带时滞的非线性系统的观测器设计

针对一类满足Lipschitz条件的下三角非线性时滞系统,提出了一种新颖而且简便的状态观测器的设计方法.通过构造适当的Lyapunov-kresovskii 泛函(LKF)和求解线性矩阵不等式(LMI),给出了使得误差动态系统渐近趋于零的非线性时滞系统的状态观测器.最后用例子说明了这种构造性方法的简便实用性.     

考虑万向轮扭转角扰动轮式移动机器人轨迹跟踪

为了研究轮式移动机器人运动过程中万向轮扭转的扰动对其轨迹跟踪的影响,提出了一种考虑前端万向轮摩擦扰动及其质心与几何中心不重合的轨迹跟踪控制方法。首先,建立了考虑万向轮扭转角扰动的轮式移动机器人动力学模型;其次,根据位姿误差模型,采用反步法设计虚拟速度控制器收敛系统位姿误差;然后,结合扰动观测器对机器人行进过程中万向轮扭转所带来的摩擦扰动进行估计,构造出一种基于积分滑模思想的力矩控制器以保证速度追踪;最后,利用Lyapunov稳定性理论对系统的稳定性和渐近收敛进行证明。仿真及实验结果表明,将万向轮摩擦所带来的扰动反馈给动力学控制器,可以减轻控制器的负载。与忽略万向轮扰动的控制方法相比,轮式移动机器人的位置误差最大值的均方根值降低了37.37%,提高了运动系统的稳定性。     

基于扩张状态观测器的板球系统误差反步控制

为提高板球系统的轨迹跟踪精度和抗干扰能力,提出了一种基于扩张状态观测器的误差反步控制策略。首先设计扩张状态观测器,估计出系统受到的不确定扰动。然后将观测出来的平板转角和角速度状态变量与反步法相结合,设计出带有低通滤波性能的误差反步控制器。实验结果表明,所设计的控制器具有良好的轨迹跟踪性能,验证了该控制策略的有效性。     

基于状态观测器的催化裂化装置不可测变量在线估计

采用基于非线性微分-代数方程的自适应状态观测器对催化裂化装置的油品产率、催化剂循环量等不可测变量进行在线估计.如果非线性微分-代数系统在工作点附近的线性化系统可观,则可以通过线性化系统的极点配置在线选取合适的状态观测器反馈增益阵,以实现能在较大范围内稳定工作的自适应状态观测器.可观性分析和观测器仿真表明,如果存在模型参...     

乙烯精馏塔软仪表与先进控制工程实践

以乙烯装置乙烯精馏塔现有的常规控制为基础，提出乙烯精馏塔先进控制策略，通过化工机理分析，建立用于预测控制的动态机理数学模型，并线性化简化为状态空间模型和质量控制软仪表。塔顶侧线乙烯产品纯度和塔底馏出物乙烯浓度两个机理软仪表工业实施效果良好，其中乙烯产品纯度软仪表采用在线色谱分析数据实时校正。预测控制器控制塔顶产品纯度（给定点控制）和塔底循环乙烷浓度（约束控制），操纵变量为塔顶侧线采出量和塔底再沸器加热蒸汽量。仿真实验表明预测控制器的有效性。状态反馈预测控制器用于工业装置，效果良好，可以实现塔顶侧线产品的“卡边控制”和塔底馏出物浓度的区间约束控制。     

基于对象参数观测器的放卷张力自适应控制

因带线材类等卷绕物的放卷张力会随卷径变化而变,甚至造成张力控制系统无法正常运行。为此,该文针对以磁粉制动器为执行器的控制对象,提出一种基于调节器输出信号与传感器检测信号的卷径观测器算法,进而利用卷径观测值对张力调节器的参数进行在线自整定。仿真验证了该方法的可行性。最后设计了以高性能嵌入式微处理器为核心的新型张力控制器技术实现方案。     

一类控制系数未知非线性参数化系统的 输出反馈实际跟踪控制

研究了一类控制系数未知的非线性参数化系统的输出反馈实际跟踪控制问题。通过引入适当的坐标变换,将原始系统转换成不带有控制系数的新系统。为新系统设计了合理的高增益观测器,进而利用反推技术,设计了输出反馈跟踪控制器。仿真结果表明,通过选择合适的设计参数,所设计的输出反馈跟踪控制器可以保证系统所有的状态全局有界,并且当时间足够大时,跟踪误差收敛到零点的既定小领域内。