基于广义PI观测器零点配置的抗扰残差评估和故障检测

针对一类存在周期性扰动的系统,提出一种新型的基于广义比例积分(Proportional-integral,PI)观测器零点配置的抗扰残差评估框架.充分利用广义PI观测器的零点可配置性,通过调整传递函数矩阵在阻塞零点处的相位响应,并利用该频点处矩阵的零特征向量对残差信号进行滤波,实现残差信号与周期性扰动的解耦.此外,还创新性地提出一种基于矩阵条件数的优化目标函数,改善了残差信号对故障的敏感性.最后,通过两轮自平衡小车的仿真对比实验和实物测试,验证了所提方法在残差抑扰和故障检测方面的有效性.

Disturbance rejection control for Raymond mill grinding system based on disturbance observer

In the Raymond mill grinding processes,high-accuracy control for the current of Raymond mill is vital to enhance the product quality and production efficiency as well as cut down the consumption of spare parts.However,strong external disturbances,such as variations of ore hardness and ore size,always exist.It is not easy to make the current of Raymond mill constant due to these strong disturbances.Several control strategies have been proposed to control the grinding processes.However,most of them(such as PID and MPC)reject disturbances merely through feedback regulation and do not deal with the disturbances directly,which may lead to poor control performance when strong disturbances occur.To improve disturbance rejection performance,a control scheme based on PI and disturbance observer is proposed in this work.The scheme combines a feedforward compensation part based on disturbance observer and a feedback regulation part using PI.The test results illustrate that the proposed method can obtain remarkable superiority in disturbance rejection compared with PI method in the Raymond mill grinding processes.

基于高阶PI观测器的不确定线性系统鲁棒故障检测设计

针对一类受干扰影响的不确定线性系统,研究了基于高阶比例积分(proportional integral,PI)观测器的鲁棒故障检测设计问题。通过对一类Sylvester矩阵方程的参数化解,将基于高阶PI观测器的鲁棒故障检测问题转化为具有多约束的优化问题。基于该优化问题的解,给出了具有鲁棒故障检测功能的高阶PI观测器存在的充要条件,并给出受干扰影响的不确定线性系统的鲁棒故障检测设计方法。最后,数值算例及仿真分析结果验证了所提方法的有效性。

二阶线性系统高阶PI观测器的参数化设计

考虑了二阶线性系统的高阶比例积分观测器设计问题。基于一类广义Sylvester矩阵方程的解,提出了二阶线性系统的高阶比例积分观测器设计参数化方法。该方法给出了该类观测器的增益矩阵和左特征向量矩阵的参数化表达式,其所含参数除了满足两个约束条件之外是完全自由的。这些参数为控制系统设计提供了全部自由度,可通过优化等手段适当选择这些参数来满足某些性能要求,如干扰解耦、LTR和鲁棒性等。此外,该观测器设计的参数化直接基于二阶线性系统的参数矩阵,不涉及二阶线性系统的变换或增广,表明了所提方法的简单有效性。

一种变参数比例积分控制BUCK变换器设计

BUCK变换器中存在诸如系统参数不确定、输入电压变化、输出负载变化等多种扰动,这些扰动对BUCK变换器的输出有很大影响,而采用传统的比例积分控制(proportional integral,PI)方法很难取得满意的控制效果。为此,在传统的PI控制策略的基础上,提出了变参数比例积分(variable parameters proportional integral,VAPI)控制策略以解决系统干扰的问题。由于VAPI控制器不仅具有传统PI控制器瞬态响应速度快和消除静态误差等的优点,同时还能在不同的阶段调整相应的参数,使得BUCK变换器在每个阶段都有更好的特性。首先用变参数比例积分器替换常规的比例积分器,然后设计扰动观测器观测出参数摄动与负载变化带来的系统扰动,将其作为补偿量补偿到前馈通道,提高系统的收敛速度与抗扰动能力,最后通过仿真和实验,分别验证了该算法的有效性。

滑模观测器和比例积分的超机动动态逆控制

研究了一种基于Super-twisting算法的滑模观测器和比例积分的超机动飞机动态逆控制方法。首先分析考虑推力矢量下的超机动飞机非线性特性,建立飞机非线性仿真平台;然后在快回路中针对飞行环境下外部直接干扰力矩,采用Super-twisting算法的滑模观测器估计干扰力矩,设计补偿控制律进行干扰抑制;慢回路中采用经典的比例积分控制弥补由非线性对消引起的系统逆误差;最后对设计的控制律进行大迎角下的"眼镜蛇"机动。仿真结果表明,设计的控制律使超机动飞机具有良好的快速性和稳定性。

基于增强型扰动观测器的五相永磁同步电机鲁棒电流控制策略

同步坐标系下比例积分(PI)控制性能易受参数摄动、转子永磁体谐波磁链以及逆变器死区效应等扰动的影响,限制了其在高性能驱动系统中的应用。为此,该文首先对五相永磁同步电机驱动系统中的扰动进行了特征分析和建模。分析表明,电机驱动性能主要受到系统中的低频和周期扰动影响。其次,设计一个增强型扰动观测器,同时对系统内的低频和周期扰动进行估计,并通过内部反馈通道对扰动进行补偿。再次,对扰动观测器参数的设计进行理论分析并给出参数设计方法。最后,实验结果表明,该文所提方法提高了PI控制器对参数摄动的鲁棒性,并有效抑制了由周期扰动引起的低次谐波电流。

二阶线性系统高阶PI观测器设计问题

考虑二阶线性系统的高阶比例积分（PI）观测器设计问题，提出了一种参数化方法。该方法给出了该类观测器的增益矩阵和左特征向量矩阵的参数化表达式。这些参数为控制系统设计提供了全部自由度，可通过优化等手段适当选择这些参数来满足某些性能要求，如干扰解耦、LTR和鲁棒性等。该观测器设计的参数化直接基于二阶线性系统的参数矩阵，不涉及二阶线性系统的变换或增广，表明了所提方法的简单有效性。