具有执行器故障的网络控制系统的非脆弱保性能控制

对短时变时延下具有执行器故障的网络控制系统的鲁棒非脆弱保性能控制问题进行研究。为了降低保守性,利用标称点方法对系统进行建模,并结合时变故障矩阵与非脆弱控制,将连续时间系统模型转变为具有范数有界不确定参数的时变离散时间模型。根据Lyapunov对离散系统的稳定性判据以及线性矩阵不等式技术,给出保性能控制器的设计策略和相应的二次性能指标的求解方法,并通过算例验证了所提策略的正确性。

具有输入量化和执行器故障的非线性多智能体系统的自适应包容控制

研究了一类具有输入量化、外部扰动及动态领导者的非线性严格反馈多智能体系统的自适应容错包容控制问题.通过建立带有未知估计的阻尼项、正时变积分函数、一阶滤波器和补偿信号的参数更新律,提出了一种自适应反步控制方案.该方案在补偿滤波误差的同时在虚拟控制律中引入新的光滑函数来降低量化的影响,利用有界估计法克服了故障只能发生有限次的限制,保证所有跟随者的输出收敛于领导者的输出所形成的凸包内,且所有的信号都是有界的.仿真结果验证了该方案的有效性.

含执行器故障的切换非线性系统的事件触发自适应模糊容错控制

本文研究在平均驻留时间约束下,一类含有执行器故障的切换非线性系统输出反馈自适应模糊事件触发容错控制问题.首先,建立了一个模态依赖的状态观测器估计不可测量状态.利用模糊逻辑系统来逼近未知项.其次,构建自适应模糊容错事件触发控制方案能够节省网络资源和数据传输.然后,通过构造多Lyapunov函数和平均驻留时间法,证明闭环系统所有状态半全局一致最终有界的同时排除了Zeno现象.最后,通过数值仿真验证该方法的有效性.

基于冗余执行器的航空发动机推力快速响应控制方法研究

面向飞/推一体化控制需求,开展涡扇发动机推力快速响应控制研究,提出了适用于推力最小相位系统的冗余控制方案。研究内容包括:(1)借鉴阀位控制思想,提出在传统燃油流量(Wf)回路基础上增设尾喷口喉道面积(A8)回路,通过挖掘冗余执行器变化速率潜力,提高推力响应速度,降低了对于燃油泵快速作动的需求,同时该方法可以使喷口在推力响应过程逐渐回中,系统具备持续的推力快速调节能力;(2)分析了A8调节推力的物理机理,指出容腔压力动力学主导的部件间流量匹配过程使得A8对推力具有直馈作用,是提高推力响应速度的有效途径。基于发动机部件级模型的评估结果表明,本文提出的方法在执行机构存在速率限制的情况下,实现了推力10 rad/s闭环带宽和A8回中的设计目标,方法可行、有效。在推力响应过程中,A8直馈作用对推力变化的贡献度最高时超过50%。随着对于推力控制模式和推力响应速度的日趋关注,应对容腔内的压力动态过程给予充分的重视。

一类具有非线性饱和执行器的不确定时滞系统鲁棒控制

研究一类具有非线性饱和执行器的不确定线性时滞系统的鲁棒镇定问题。所考虑的不确定时滞系统具有时变未知且有界的不确定参数和状态时滞。提出了新的鲁棒可镇定判据和相应的鲁棒无记忆状态反馈控制器设计方法。数值仿真例子说明了所提出方法的有效性。

一类不确定执行器非线性系统的自适应控制

针对一类带不确定执行器非线性的控制系统,提出了一种自适应神经网络控制方法。建立了包括死区、齿隙和"类齿隙"磁滞特征的非线性执行器模型。通过结合所建立的模型和Nussbaum增益技术,解决了当执行器非线性不确定时的控制问题。所设计的方案不需知道非线性特征参数边界,并且当非线性特征为死区时,其坡度可以为时变的。引入了自适应补偿项消除建模误差和干扰的影响。仿真结果验证了该方法的有效性。

基于分布式控制系统的空间大型末端执行器抓捕策略

针对空间大型机械臂因其关节和臂杆柔性带来的抓捕前定位问题,为一种具有柔性捕获接口的新型末端执行器设计了分布式控制系统,并建立了以捕获环收缩速度为主要控制对象的抓捕策略,可实现稳定且高效的抓捕.其中,该控制系统由传感器单元、上层控制单元和3个模块化的底层驱动单元组成.传感器单元和底层驱动单元集成在末端执行器内部,采集系统的位置、力/力矩、电流及温度等传感器数据并实现伺服电机的底层驱动;上层控制单元通过高速总线可同时向3个底层驱动单元发送控制指令及控制参数,协调末端执行器执行抓捕、拖动及锁定操作.实验表明,基于该分布式控制系统,所提出的抓捕策略有效地提高了大型机械臂抓捕操作的可靠性.

基于EWT-DKELM的控制系统执行器故障诊断方法研究

采用现有的方法对控制系统执行器(气动执行器/电液执行器)进行故障诊断时,无法同时满足诊断的准确性和快速性要求,针对这一问题,提出了一种基于经验小波变换(EWT)和双核极限学习机(DKELM)的控制系统执行器故障诊断方法。首先,利用经验小波变换对执行器故障信号进行了分解,得到了若干经验小波分量,以信息熵(IE)为依据筛选分量,计算了保留分量的模糊信息熵(FIE),构成了特征向量;其次,将小波核函数和RBF核函数引入至极限学习机(ELM)构造了双核极限学习机,以特征向量作为输入,进行了双核极限学习机模型训练和分类测试;最后,采用执行器故障半物理试验平台,对基于EWT-DKELM的方法进行了重复试验,以验证该方法的有效性。研究结果表明:经验小波变换能够有效分离执行器故障信号的各个独立模态,其提取的模糊信息熵特征具有较高的区分度;双核极限学习机的模型训练速度快、误差小,具有较高的分类准确率。

基于PLC的机器人制孔执行器控制系统设计

针对应用于飞机铝合金、钛合金以及叠层部件自动制孔的机器人制孔执行器,基于PLC开发了一套机器人制孔执行器控制系统。根据需要完成的工作任务的要求和特点,详细分析和设计了控制系统的总体框架、硬件模块、软件模块以及上位机界面模块。现场测试证明,该控制系统操作方便、性能稳定,能够极大提高飞机部件的制孔效率和装配质量。

具有执行器故障的不确定Delta算子系统鲁棒H_∞控制

利用 H∞ 控制方法 ,讨论了含有时变参数不确定性和执行器故障的 Delta算子系统鲁棒可靠性控制问题。通过将故障执行器输入视为能量有界的干扰信号 ,并利用 H∞ 范数与 Riccati代数矩阵不等式的关系 ,把系统鲁棒可靠性控制设计问题化为求解 Riccati不等式。所得结果可将连续系统和离散系统的结果统一在一个框架中。

风能转换系统执行器故障主动容错控制

提出了一种新颖的风能转换系统滑模主动容错控制策略.针对风能转换系统执行器故障,运用预测控制思想和迭代算法,设计了一种故障观测器.在设定的优化时域长度内,利用实际系统与故障观测器的输出差值,通过反复迭代运算,不断地对虚拟故障信号进行调整,使其能有效地拟合实际系统执行器故障,并根据故障观测值实时调整滑模容错控制器结构.未发生故障时,故障观测值为零,系统在滑模控制器控制下稳定运行;执行器发生故障时,运用故障观测值实时调整滑模容错控制项,并用双曲正切函数代替符号函数,消除抖动.仿真实验结果表明,滑模容错控制器下的系统具有良好的容错能力,提高了风能转换系统最大风能捕获效率.

执行器饱和T-S模糊系统的鲁棒耗散容错控制

研究了一类执行器饱和状态变时滞T-S模糊系统的鲁棒容错控制问题.通过时滞相关Lyapunov函数和对状态的椭球域约束,基于线性矩阵不等式技术,提出了非线性系统稳定的不变集条件和模糊鲁棒耗散容错控制器存在的充分条件.控制方案的设计结果不仅为执行器饱和状态变时滞T-S模糊系统的无源控制和H∞鲁棒控制建立了统一框架,而且保证了闭环控制系统对执行器故障的稳定性和容错性.最后以时滞倒车系统的控制仿真验证了方法的有效性.

基于MMST分组的一类MIMO非线性系统执行器故障自适应补偿控制

在多输入多输出(Multiple-input multiple-output,MIMO)非线性系统的执行器故障容错控制问题中,控制器能够处理的执行器故障集合的大小与执行器分组方法有很大关系.为扩大系统可处理的执行器故障集合,本文针对一类具有执行器故障的MIMO非线性最小相位系统,提出基于多模型切换(Multiple model switching and tuning,MMST)执行器分组的自适应补偿控制方法.考虑系统的执行器卡死、部分失效和完全失效故障,在微分几何反馈线性化的基础上,研究基于多模型切换的执行器分组切换指标和切换策略,设计了基于反演控制的自适应补偿跟踪控制律,所设计的控制律能保证系统在执行器故障时闭环稳定,渐近跟踪给定的参考信号,且提出的分组方法扩大了可补偿的执行器故障集合.仿真结果表明了本文设计方法的有效性.

多执行器负载敏感系统的分流控制发展综述

由于多执行器负载敏感系统中泵的输出流量不足以全速驱动所有执行器动作 ,因而在多个执行器复合动作使泵的输出流量不足 ,尤其当大、小惯性负载同时起动时 ,传统的分流控制方法会影响多执行器动作的协调性 ,并引起较大的能量浪费。论文总结了各种兼顾系统工作效率和多执行器动作协调性的分流控制方法。

执行器不确定系统鲁棒预测动态控制分配策略

针对多操纵面级联飞行控制结构中执行器存在多面体不确定的问题,提出了一种基于鲁棒预测控制理论的动态控制分配策略.考虑位置约束和速率约束,建立了多面体不确定冗余执行器的增广控制模型;以执行器状态和虚拟指令跟踪误差为增广变量构造二次型李亚普诺夫函数,将无穷时域Min-Max非线性规划转化为线性矩阵不等式凸优化问题,设计了保守性小的鲁棒预测控制律.各个控制指令汇集到一个混合优化控制分配器,由它分派控制指令,以最优地补偿执行器的不确定动态特性.仿真结果表明,该策略可综合补偿执行器的多面体不确定性,在操纵面偏转范围内精确地跟踪虚拟指令,保证了闭环系统的稳定性,具有较好的鲁棒性.

多输入多输出最小相位系统的执行器故障自适应容错控制

针对一类具有执行器卡死或/和变执行器故障的多输入多输出(MIMO)非线性最小相位系统提出了自适应容错跟踪控制方案.结合系统特征对系统执行器进行分类,用神经网络逼近执行器未知故障函数,采用模型参考自适应容错控制方法设计控制律.所设计的控制律不仅保证闭环系统稳定,而且跟踪误差一致最终有界.仿真结果表明了所提出方法的有效性.

带有执行器故障的非线性系统的H_∞容错控制

为了解决复杂非线性系统执行器故障问题,提高系统的安全性和可靠性,本文针对一类带有执行器故障的非线性系统,提出了一种H∞容错控制方法。在假设非线性项满足李普希茨条件的前提下,利用线性矩阵不等式方法,给出了有干扰和无干扰时控制器存在的充分条件。该条件不仅保证了系统在执行器故障和正常情况下均能达到渐近稳定,而且能满足一定的性能指标,对干扰具有很好的抑制作用。最后将该方法应用到了水下机器人航向控制系统中,仿真效果较好,说明所给方法是有效性。

一类非线性系统的执行器组合故障自适应容错控制

针对一类具有执行器组合故障的多输入单输出非线性最小相位系统提出了自适应容错跟踪控制方案。考虑系统执行器卡死和部分失效组合故障,基于微分几何反馈线性化,设计了模型参考自适应容错控制算法。设计的控制律能够保证系统在执行器故障时闭环系统稳定,而且渐近跟踪给定的参考信号。仿真结果表明了所提方法的有效性。

带饱和执行器的不确定时滞系统的鲁棒控制

研究了一类具有饱和执行器约束的不确定时滞系统时滞依赖型无记忆鲁棒控制问题 .所考虑的时滞系统包括时变未知但有界的不确定参数以及状态和控制的时滞项 .文中应用了 Lyapunov定理以及线性矩阵不等式 ( LMI)方法来研究该系统的分析和综合问题 ,导出了一个新的鲁棒可镇定判据和相应的无记忆鲁棒镇定控制律设计方法 .

REXA执行器在100MW汽轮机数字电液控制系统中的应用

将REXA电液执行器应用在100MW汽轮机组的数字电液控制系统改造中,并以杠杆反馈代替传统的液压反馈,提出一种新型的机组油动机控制方式,取得了满意的改造效果。该系统已在佳木斯发电厂100MW汽轮机数字电液拧制系统上获得成功应用。