卫星动量轮闭环系统的U IO双观测器故障诊断

本文对于卫星动量轮闭环系统提出了一种基于UIO双观测器的故障诊断方法,该方法通过分析观测器残差向量的变化来分离执行机构、传感器及系统参数故障,并且可以通过隔离观测器反映出传感器的故障模式。文中首先对闭环系统故障诊断特点、UIO故障诊断方法及卫星动量轮闭环系统进行了简要介绍;接着分析了UIO双观测器法应用的条件;然后引入卫星动量轮闭环系统的模型;最后通过仿真实验证明利用本文中所提出的方法可以成功地诊断并分离出执行机构、传感器及系统参数的故障,并在传感器故障时可以确定出故障模式。

基于双观测器的无刷电机闭环系统故障诊断

介绍了一种基于双观测器的故障隔离方法。通过设计一个不受敏感器故障累积效应影响的特殊观测器与另一个常规观测器联合起来检测和隔离传感器及执行机构的故障。对双观测器的故障诊断方法进行了改进,并将改进算法应用于无刷直流电机闭环系统的故障检测和隔离。通过仿真结果可知,对于无刷电机典型的输入、输出型故障,用该方法可以准确定位和隔离。

未知死区输入非线性系统的双观测器动态面控制

针对一类含死区输入的严格反馈非线性系统,提出基于双观测器的自适应鲁棒控制算法.动态面的每一步设计中,第1观测器即跟踪信号观测器对指令信号进行观测,并得到指令信号的差分信号,消除传统动态面控制中计算复杂问题.第二观测器即扰动观测器在线估计高阶动态面控制系统中每一步的不确定模型,与跟踪信号观测器实现双反馈控制,提高控制效果.通过李雅普诺夫方法分析了自适应鲁棒控制器的输入输出有界的特性.最后,实验验证基于双观测器的自适应鲁棒控制器的性能,结果表明本文方法控制效果较好.且采用反双曲正弦函数建立观测器,参数调节少,利于工业应用.

基于双扰动观测器的永磁同步电机双惯量系统无模型递归终端滑模控制

为了提高永磁同步电机双惯量系统在不确定性扰动影响下的控制性能,提出一种基于双扰动观测器的无模型递归终端滑模控制策略。首先,建立存在不确定性扰动的永磁同步电机双惯量系统模型,并结合无模型控制与递归终端滑模控制设计无模型递归终端滑模控制器,使系统状态直接从滑模面开始运动,缩短了状态误差的收敛时间,有效抑制抖振。其次,通过构造扩张状态观测器观测负载速度并反馈到改进型扩展扰动滑模观测器中,构成双扰动观测器。同时,双扰动观测器精确估计总扰动信号并前馈补偿到所设计的控制器,进一步提高系统稳态性能和抗扰动能力。最后,通过仿真和实验验证得出,所提出的控制方案相较于比例积分控制和改进型无模型滑模控制方法更具有优越性和可行性。

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。

基于双观测器并行结构的四旋翼无人机故障检测与重构

以四旋翼飞行器执行单元增益型故障的检测与重构为研究内容,设计基于滑模观测器的故障检测算法.针对飞行器姿态控制系统的驱动单元冗余特性,提出一种并行双降维观测器与超螺旋算法相结合的故障重构算法.对所提出的算法进行了理论分析,并通过数值仿真验证了所提出算法的有效性.

基于双Luenberger观测器的永磁同步电机预测控制研究

在工业环境中,永磁同步电机存在启动困难、抗干扰能力差、动态响应慢的缺陷。而传统单Luenberger观测器很难同时兼顾电流扰动或转速响应,针对这一问题,发挥Luenberger观测器对精度和稳定性的改善作用,提出双Luenberger观测器与预测控制结合的控制策略。首先基于单步模型预测控制和矢量控制策略构成了永磁同步电机控制系统,再根据负载扰动影响和数学模型,构造速度环上基于负载、转速的Luenberger观测器观测作为扰动估测和速度调节,然后进一步建立电流环上的观测器并引入预测控制系统进行电流预测的优化。最后在MATLAB仿真上搭建模型进行测试,结果表明使用该控制策略能够提高抗扰动能力,改善动态响应并得到更准确的扰动观测。

基于双状态观测器的ADRC在PMSM控制中的研究

由于传统的永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统采用的PI速度控制算法存在参数鲁棒性差、抗干扰能力薄弱等问题,本文提出了基于一阶线性自抗扰(LADRC)速度控制器的PMSM矢量控制方案;以优化LADRC速度控制器的抗扰性能为目的,提出了双状态观测器线性扩张状态观测器(LESO)的观测压力新方法,通过仿真验证了新方法的有效性,结论表明新的PMSM矢量速度控制器能有效提高系统的抗扰和抗噪能力。

基于扩张状态观测器的空间跟瞄转台指向控制方法

空间光电跟瞄系统对“远、暗、小、密”目标低速跟踪指向过程中,由于摩擦扰动、电机槽隙力矩波动扰动和传感非线性等因素,引发跟瞄转台低速爬行现象,导致瞄准误差增大,跟瞄成像抖动。针对这一问题,提出一种基于扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)的指向控制方法,在建立跟瞄转台矢量控制模型的基础上,提出双ESO复合控制方法,对引发跟瞄抖动和扰动的因素进行了在线观测与补偿。通过数值仿真对该方法的有效性进行验证,仿真结果表明,相比于传统比例积分(PI)控制方法与单转速环ESO方法,该方法可有效提高光电跟瞄转台在低速跟瞄时的跟瞄精度与平稳性。

基于LuGre模型的有摩擦结构自适应主动振动控制

针对参数不确定的有摩擦结构振动控制问题,设计一种基于LuGre动态摩擦模型的模型参考自适应控制器(MRAC)。采用LuGre动态模型描述系统摩擦力,建立单自由度有摩擦结构的动力学模型;以理想的Skyhook结构为参考模型,使用双观测器估计摩擦状态,设计了一种模型参考自适应主动振动控制器,并通过Iyapunov方法证明整个闭环系统具有全局稳定性,位移跟踪误差和速度跟踪误差渐进收敛到零。利用Simulink进行仿真研究,仿真结果表明,该控制器可以显著地减小有摩擦结构在共振频率附近的响应,并改善系统在较高频率的隔振性能。

机电伺服系统摩擦补偿的自适应滑模控制

为补偿影响机电伺服系统性能的非线性摩擦,提出一种以LuGre摩擦模型为基础的、能实现PID滑模面参数在线估计的滑模自适应控制器。采用李亚普诺夫函数证明系统的稳定性。仿真实验结果表明系统具有良好的跟踪性能。

基于LuGre摩擦模型的转台伺服系统自适应摩擦补偿研究

为消除非线性摩擦对测试转台性能的影响,选用LuGre摩擦模型描述转台系统所受的非线性摩擦。根据转台直流电机系统数学描述,提出了非线性摩擦补偿方法。设计了双观测器结构估计LuGre模型中的不可测状态;考虑LuGre模型中3个参数的非一致性变化,设计了自适应摩擦补偿控制算法,在线估计摩擦模型中的参数,并对非线性摩擦进行补偿。用李雅普诺夫方法证明了采用自适应摩擦补偿方法的闭环系统的稳定性。仿真结果表明:正弦波输入时,摩擦补偿后的位置跟踪误差(峰-峰值)较无摩擦补偿减小了1个量级,位置跟踪性能有较大改善,辨识出的摩擦模型参数能稳定收敛于真实值附近;三角波输入时,自适应控制的位置跟踪精度更高。

四旋翼无人机执行器可重构性量化评价方法研究

随着对系统安全性和可靠性要求的不断提高,故障系统的自主恢复能力即系统的可重构性受到高度关注,然而现有对于控制系统可重构性量化评价的方法主要针对线性系统,因此以具有强耦合、欠驱动、强非线性的四旋翼无人机(quadrotor UAV)为被控对象,提出了一种基于双滑模面鲁棒观测器与马氏距离结合的非线性系统可重构性量化评价方法。首先,在四旋翼无人机非线性模型的基础上,设计了具有对扰动和故障均不敏感的双滑模面鲁棒观测器,用于实现对系统状态的准确估计;其次,在执行器饱和及系统状态误差指标双约束条件下,采用基于马氏距离的相似度法,对非线性系统可重构性进行量化评价;最后,通过四旋翼无人机仿真实验验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法能够真实反映不同故障程度下系统的可重构性量化水平,为非线性故障系统控制策略调整补偿提供了重要依据。

二自由度随动系统的自适应摩擦补偿

为提高二自由度随动系统的跟踪精度,针对系统中存在的摩擦扰动问题,提出了一种基于LuGre模型的自适应摩擦补偿方法。该方法采用离线估计法对LuGre模型中未知参数进行估计,采用非线性观测器和自适应律估计LuGre摩擦模型中的不可测状态变量和易变未知参数。最后利用Lyapunov方法证明了整个闭环系统的渐进稳定性。仿真实验表明,该方法能有效补偿摩擦对二自由度随动系统低速性能的影响,从而提高跟踪精度。