变频技术在舞台吊杆定位控制中的应用

以舞台调速吊杆高精度定位运行为目标,针对吊杆运行过程中的运动惯性和机械延时等影响定位精度的问题,该文设计了应用PLC、变频器、增量式编码器等组成异步电机传动的速度和位置双闭环控制系统,提出采用变频调速的二分法算法实现无极变速运动及其准确定位控制.工程实践表明,该方法凭借双闭环系统在获得理想调速性能的同时,又大幅度地提高了位置控制的定位精度.     

“自动控制原理”课程目标达成度统计分析与持续改进

反思以往教学,课程目标达成度分析更多只是关注了课程整体修读学生的平均达成情况,难以为学生个体能力目标的持续改进提供更具针对性的指导。因此,本文以兰州理工大学“自动控制原理”课程为例,构建课程目标达成度形成性综合量化考核方式,利用柱状图、散点图等统计分析方法,及时诊断学生学习状况,双向反馈课程、学生目标达成信息,迭代优化教与学的效果。教学实践表明,学生对知识的掌握和能力的训练效果明显。     

多轴同步控制系统的寿命预测和延寿方法

随着多轴同步控制系统应用日益广泛,对其安全可靠性的要求也愈加迫切,尤其当元部件不可避免地逐渐退化时,对系统依旧具有持续工作的期许.鉴于此,针对一类考虑单轴执行器退化的多轴同步控制系统,将感知与认知相结合,提出一种基于系统剩余寿命(RUL)预测的动态矩阵(DMC)-PID串级延寿控制方法.首先,在不改变原有多轴同步系统结构的前提下,通过串级方式引入DMC作为延寿控制器,辅以PHM模块作为自主维护分析决策器,构建具有实时RUL预测和延寿功能的多轴同步系统新架构;然后,建立执行器隐含退化状态与多轴同步系统性能等感知信息之间的联系,得到多轴同步系统RUL分布的解析解并用于实时预测;接着,将其与同步系统的期望工作时长相结合,作为在线自主维护的认知依据,并基于给出的一种同时依赖执行器退化状态和延寿期许的自适应参数调节律,用以在线动态调整DMC约束矩阵Q和R的元素值,通过更契合退化过程特征和延寿需求的方式以减缓执行器退化、延长系统使用寿命,进而实现多轴系统性能与耐用性之间的更优折衷平衡;最后,通过舞台多电机同步控制系统仿真实验验证所提出方法的有效性.     

基于逆系统迭代学习观测器的故障调节方法

针对一类满足Lipschitz条件的多输入多输出非线性可逆系统执行器故障问题,提出了一种基于迭代学习观测器的逆系统内模故障调节方法。引入PD型迭代学习策略,设计了迭代学习故障诊断观测器,用于对执行器未知时变故障进行快速、准确估计。根据故障估计值,结合逆系统方法对逆模型进行补偿,使得补偿后的逆模型与非线性被控对象串联仍为伪线性系统;再结合内模控制实现了伪线性系统的容错控制。最后,通过仿真算例验证了该方案的有效性。     

基于切换与容错的舞台吊杆系统控制方法研究

针对舞台表演中所有调速吊杆并非同时动作及驱动变频器可能发生故障的现象,为降低系统成本,提升系统运行过程中的安全可靠性,构建了一种基于自身硬冗余的舞台调速吊杆变频器切换支援与故障容错控制方案。首先,给出变频器个数及其本组和支援的分类规则用以构成双冗余关系;其次,利用变频器自诊断功能判决是否发生故障,无故障时由硬件选路板切换机制可实现任意切换,而当故障发生时,则通过切换至正常闲置变频器来支援故障变频器,从而通过重构系统实现对故障变频器的容错;最后以某一小型剧场的舞台调速吊杆控制系统为例,根据前述思想对正常支援及故障支援的冗余容错控制进行PLC梯形图编程,从而验证其可行性。运行结果表明该方案不仅能使系统中吊杆设备实现变频器正常时较高程度的随意切换,而且能确保故障时的高可靠性能运行,并且很大程度上降低了项目成本。     

基于T-S模糊神经网络模型的编码器故障软闭环容错控制方法

针对舞台吊杆调速系统中速度反馈元件增量式编码器可能产生的丢码、断码等问题,为防止故障影响的传播,结合数据驱动技术提出了一种基于T-S模糊神经网络(T-S FNN)模型的编码器故障检测与软闭环容错控制方法。首先,利用系统正常运行时的历史数据建立系统较为精确的T-S FNN预测模型,并用实际编码器测量值与模型预测值相减获得残差信息;其次,将其残差实时数据通过改进的序贯概率比检验(SPRT)算法进行故障检测,以克服检测延迟确保故障检测的可靠性,当检测出故障时,再用T-S FNN模型的预测输出替代故障编码器的输出,实现软闭环方式下的容错运行;最后,针对编码器丢码、断码等故障,采用上述方法进行了软闭环容错控制的有效性仿真验证。仿真结果表明,该方法能够快速可靠地检测到编码器故障,并用预测的重构信息通过容错切换机制,及时、安全地以软闭环方式实现了对故障编码器的容错控制,提高了舞台吊杆调速系统运行的安全可靠性。     

天然气管道泄漏点的定位检测方法研究

将负压波法应用到天然气输气管道的泄漏检测与定位中，分析了影响负压波传播速度的因素，修正了定位公式，利用小波技术对负压波信号进行了消噪处理并捕捉了压力突降点，提高了检测灵敏度与定位的精度，仿真实验证明了此方法的有效性．     

舞台调速吊杆群同步控制策略研究与仿真

提出了基于内模与模糊PID混合的多电机同步控制策略。将内模控制器引入速度并联同步控制系统,将其取代常规PI速度跟踪控制器,以其较强的鲁棒性来抑制系统参数摄动及负载扰动等不确定因素造成的不同步现象;同时结合现代智能控制技术,将专家的控制经验及推理过程融入系统当中,设计了模糊PID同步补偿器,从而实现了多电机的高精度同步控制。     

基于线性扩张状态观测器的永磁同步电机状态估计与性能分析

针对永磁同步电机(PMSM)矢量控制中的扰动抑制问题,采用多变量的线性扩张状态观测器(LESO),在估计系统状态、负载扰动及不确定性的同时,基于频域法,在参数选取的全范围区间内,系统分析LESO参数选取对估计的收敛性、快速性以及对干扰和测量噪声的鲁棒性影响,给出针对PMSM的LESO参数整定步骤。与已有方法相比,拓宽了LESO参数选取的范围,提高了LESO对PMSM状态的观测效果,进而为改善其控制品质奠定了良好的基础,结果具有理论价值和工程实践指导意义。仿真和实验结果验证了结论的有效性。     

基于综合方法应用的管道泄漏检测研究

分析管道泄漏检测中经常出现的两个问题,对其中一个由于两个站点之间的干扰信号产生时间差,会引起误报警的情况,提出用序贯概率比检验法(SPRT)解决,并用检测延迟的补偿法来弥补SPRT检验法检测延迟的缺点,从而提高系统的检测速度,再用小波变换法进行泄漏定位。两种方法的结合不但可以有效地去除干扰噪声,而且缩短了泄漏检测的响应时间,提高了泄漏定位的精度。实验表明该方法克服了序贯概率比的缺点,具有良好的应用前景。