检索结果-内蒙古大学图书馆

北京理工大学学报 2014年第1期34卷 96-101页

作者：姚利娜阴自阳秦记峰郑州大学电气工程学院河南郑州450001

针对一类非高斯非线性随机分布系统,提出了一种集成故障诊断与容错控制算法.将基于有理平方根模型逼近其系统输出概率密度函数(PDF),在此基础上给出了基于rbf神经网络观测器的故障诊断算法,诊断出系统发生的渐变故障信息,基于Lyapunov... 详细信息

针对一类非高斯非线性随机分布系统,提出了一种集成故障诊断与容错控制算法.将基于有理平方根模型逼近其系统输出概率密度函数(PDF),在此基础上给出了基于rbf神经网络观测器的故障诊断算法,诊断出系统发生的渐变故障信息,基于Lyapunov稳定性定理对其观测误差系统进行收敛性分析.根据故障诊断信息,给出了PI跟踪容错控制策略,使得系统输出概率密度函数仍能够跟踪给定的分布.仿真结果验证了该集成故障诊断和容错控制算法的有效性.

关键词：随机分布系统 rbf神经网络观测器 PI跟踪控制有理平方根模型

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基于改进滑模控制算法的永磁直线伺服系统控制策略研究

基于改进滑模控制算法的永磁直线伺服系统控制策略研究

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作者：索宇超西安工程大学

学位级别：硕士

永磁直线同步电机(Permanent Magnet linear Synchronous Motor,PMLSM)是直线伺服控制系统的主要驱动元件,具有响应时间快、精度高、结构简单以及运行稳定等优点,已在智能制造、采矿、光刻机以及军事等领域得到了广泛应用,目前正处于快... 详细信息

永磁直线同步电机(Permanent Magnet linear Synchronous Motor,PMLSM)是直线伺服控制系统的主要驱动元件,具有响应时间快、精度高、结构简单以及运行稳定等优点,已在智能制造、采矿、光刻机以及军事等领域得到了广泛应用,目前正处于快速发展阶段,在直驱伺服产业中市场份额比重逐年提升。尽管相对旋转电机直驱伺服系统特点显著,但因PMLSM简化了中间传动环节使其散热、系统柔性变差等问题突出,其伺服驱动系统对PMLSM的参数变化敏感,且外部扰动对其伺服系统的控制精度和性能产生较大影响。随着直驱伺服控制系统性能要求越来越高,传统PID控制算法的鲁棒性较差,容易失效。基于此,针对PMLSM位置和速度的矢量控制的高性能要求,本文在传统滑模控制算法研究的基础上,提出了若干改进滑模控制算法,主要研究工作如下: 首先,从PMLSM伺服控制系统结构出发,对PMLSM的分类和应用进行了阐述,从控制结构和控制策略两方面对PMLSM伺服系统的研究现状进行了归纳总结。根据PMLSM的基本结构、特点、工作原理以及矢量控制,建立了PMLSM伺服驱动的数学模型,并分别从外部负载、PMLSM的端部效应、运行中所受的摩擦力以及参数扰动等方面对PMLSM伺服系统扰动的重要影响因素进行了分析。其次,针对PMLSM伺服系位置控制的高性能要求,本文提出了基于扩张状态观测器的非奇异快速Terminal滑模位置控制算法,引入逻辑函数形式的时变增益来确定系统的不确定性,采用扩张状态观测器对伺服系统外部负载扰动进行估计,构建了前馈补偿的矢量控制策略。利用李亚普洛夫稳定性判据证明了所提出的位置控制系统是稳定的,并搭建了位置伺服控制系统的仿真模型。通过仿真结果表明:本文所提出的位置复合控制算法提高了系统的控制精度、缩短了动态响应时间和增强系统的鲁棒性。再次,为了进一步提升PMLSM伺服控制系统的性能。针对其速度控制的高精度要求,本文提出了新型趋近律的PMLSM积分滑模速度矢量控制策略,在传统幂次滑模趋近律的基础上引入fal函数设计了速度控制器。分别采用径向基函数(Radial Basis Function,rbf)神经网络观测器对伺服控制系统未建模误差进行估计,设计了改进型干扰观测器对外部负载扰动进行估计。在设计电流环控制器时,采用积分无抖振滑模算法。利用了李亚普洛夫稳定性判据对所提出的速度控制系统进行了稳定性证明,并搭建了速度伺服控制系统的仿真模型,经仿真验证,本文所提出的速度控制策略能够进一步提升PMLSM伺服控制系统的性能。最后,为了验证所提改进型滑模控制算法的有效性,搭建了PMLSM伺服系统实验平台,对实验平台的主要部分进行了介绍,并在该实验平台上对上述所提出的滑模控制算法进行了实验测试。实验结果表明:本文所设计的位置控制和速度控制策略与上述仿真结果一致,从而验证了所提改进型滑模控制算法在位置和速度控制系统的应用是合理的,其对提高系统的控制精度、增强控制系统的鲁棒性是有效的。

关键词：永磁直线同步电机非奇异快速Terminal滑模控制时变增益改进型扰动观测器 rbf神经网络观测器

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虚假数据注入攻击下负荷频率控制系统的弹性控制

虚假数据注入攻击下负荷频率控制系统的弹性控制

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作者：白雅琴东北电力大学

学位级别：硕士

电力信息物理系统的稳定安全运行在保障国家能源安全、维护社会稳定、促进经济增长、实现能源转型、加强国家安全等方面都有着重要的意义。然而随着信息网络系统与物理电力系统的深度融合和交互影响,信息层面的安全问题严重影响到了物... 详细信息

电力信息物理系统的稳定安全运行在保障国家能源安全、维护社会稳定、促进经济增长、实现能源转型、加强国家安全等方面都有着重要的意义。然而随着信息网络系统与物理电力系统的深度融合和交互影响,信息层面的安全问题严重影响到了物理系统。其中,负荷频率控制系统（Load Frequency Control,LFC）作为保障大型电力系统频率稳定的关键手段,对于电能质量、设备保护、电网稳定及经济效益提升至关重要。LFC系统的性能高度依赖于开放的通信网络而且控制回路不能使用复杂的数据验证算法,所以更容易受到虚假数据注入攻击（False Data Injection Attack,FDIA）的威胁。因此本文基于多区域负荷频率控制系统,研究了虚假数据注入攻击下系统的弹性控制。主要研究内容如下: 首先,考虑FDIA发生在多区域LFC系统的控制通道,应用径向基函数（Radial Basis Function,rbf）神经网络自适应算法对系统中的FDIA进行实时准确的跟踪估计,然后基于rbf神经网络对FDIA的估计设计了具有H∞无穷性能的弹性控制器。在Matlab平台上基于一个两区域LFC系统验证了所提控制策略的有效性。其次,考虑系统状态量不是完全可观测或易观测的,针对发生在系统控制通道的FDIA攻击,结合rbf神经网络和Luenberger观测器,设计了一种rbf自适应观测器,实现了对系统状态的观测和FDIA的在线跟踪估计。然后,基于rbf自适应观测器的反馈信息设计了具有H∞性能的状态反馈弹性控制器。在Matlab平台上通过仿真验证了所提弹性控制策略的有效性。最后,考虑FDIA攻击发生在系统传感器的场景,结合rbf神经网络和Luenberger观测器设计了异常检测系统。所设计的异常检测系统能够在系统有模型不确定性影响下实现对发生在系统传感器的的FDIA的检测跟踪。结合检测系统反馈的状态偏差基于线性二次调节器控制设计了弹性控制器,给出了基于一般非线性系统给出了所提弹性控制器的稳定性证明。基于一个两区域LFC系统进行仿真实验,结果验证了所提弹性控制策略的有效性。

关键词：多区域LFC系统虚假数据注入攻击弹性控制 rbf自适应观测器 rbf神经网络观测器

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先导式比例伺服阀阀芯动态高精度运动控制方法研究

先导式比例伺服阀阀芯动态高精度运动控制方法研究

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作者：王泽鸣南京理工大学

学位级别：硕士

现代战争中,制空权的夺取是影响战争走向十分重要的一环。近防火箭炮是常用的防空武器之一,具有发射速度快、火力强、覆盖面广等特点,相比于防空导弹有着更高的性价比。先导式比例伺服阀作为一种重要的执行设备,它能够迅速反应环境变化... 详细信息

现代战争中,制空权的夺取是影响战争走向十分重要的一环。近防火箭炮是常用的防空武器之一,具有发射速度快、火力强、覆盖面广等特点,相比于防空导弹有着更高的性价比。先导式比例伺服阀作为一种重要的执行设备,它能够迅速反应环境变化,并且尺寸紧凑,输出力/转矩大,能够提供较为精细的控制。这种设备对于保证火箭炮的正确控制,如瞄准、射击、追踪、拦截等功能,都起到了至关重要的作用。探索一种优秀的控制技术,可以有效缩短火箭炮发射过程中需要的时间并且提高指令跟踪精度,因此这一方面非常值得深入探讨。在这篇论文中,将着眼于以下四个方面,为先导式比例伺服阀阀芯动态高精度运动控制方法研究提供方案: 1、首先介绍了先导式比例伺服阀组成部分、基本结构和工作原理。为工程实现高精度运动控制,设计了高性能可编程集成控制器硬件系统。在考虑系统的参数不确定性,以及时变干扰等情况,建立了先导式比例伺服阀阀芯运动控制的数学模型。 2、引入了tanh函数对Lu Gre摩擦模型进行改进,并对所研究的先导式比例伺服阀进行摩擦辨识,进而对设计的数学模型进行补偿。设计了基于摩擦补偿的全状态反馈鲁棒控制方法对阀芯进行运动控制,所设计的控制方法有效地提高了控制精度。 3、在系统部分状态不可测的情况下,考虑外界扰动以及模型非线性,设计了基于rbf神经网络的观测器。考虑到反步法设计的“微分爆炸”情况,引入了微分滤波器对虚拟控制律进行近似,降低了控制器设计的复杂度。所设计的控制方法跟踪性能和稳定性优秀,降低了对先导式比例伺服阀自身的硬件要求,并且对控制算法的设计实现了简化。 4、利用MATLAB进行了仿真分析,并且对所参照了先导式比例伺服阀进行了实验研究。结果表明本论文设计的控制方法具有较好的可实现性。

关键词：先导式比例伺服阀摩擦补偿全状态反馈控制 rbf神经网络观测器微分滤波器

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电动汽车锂离子电池建模与SOC估计研究

电动汽车锂离子电池建模与SOC估计研究

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作者：王光英济南大学

学位级别：硕士

能源危机和环境问题的日益严重,促使世界各国对电动汽车的研发越来越重视,动力电池及电池管理系统是电动汽车的关键部件,锂离子电池因其无污染、比能量高、无记忆效应等优势,已得到广泛应用。电池荷电状态(State of Charge,简写为SOC)... 详细信息

能源危机和环境问题的日益严重,促使世界各国对电动汽车的研发越来越重视,动力电池及电池管理系统是电动汽车的关键部件,锂离子电池因其无污染、比能量高、无记忆效应等优势,已得到广泛应用。电池荷电状态(State of Charge,简写为SOC)的估计是整车管理的基础,其对延长电池使用寿命、提高整车性能具有重要的意义。本文以锂离子电池为研究对象,基于RC等效模型,重点研究SOC估计方法,采用基于滑模观测器(Sliding Mode Observer,简写为SMO)的方法、基于径向基函数(Radial Basis Function,简写为rbf)神经网络观测器的方法、基于先进汽车仿真器(Advanced Vehicles Simulator,简写为ADVISOR)的方法对SOC进行估计和对比验证,实现了较好的估计效果。所做工作包括:第一,对目前常用的SOC估计方法和等效电路模型进行归纳和和比较,并深入分析了锂离子电池的原理及性能指标,建立了本文的RC等效模型,由脉冲电流放电实验对模型进行了验证,并获取了模型参数,结果表明本文所用的等效模型能较好地模拟电池特性,精度较高。第二,设计了一种具有新型切换函数的滑模观测器对SOC进行估计,利用新型切换函数来替代传统的滑模观测器中的符号函数,利用Lyapunov理论证明了所设计观测器的稳定性,并与传统滑模观测器进行仿真对比,一定程度上减弱了抖振,并且具有较快的收敛速度,仿真结果验证了该方法的有效性,显现了改进的滑模观测器的在估计方面的优势,实现了良好的跟踪性能。第三,设计了一种基于rbf神经网络观测器的SOC估计方法,采用模型中的电压估计值作为神经网络观测器的输入参数,输出系统干扰的估计值,进而计算得到电池SOC的估计值,采用Lyapunov稳定性理论设计了神经网络权值向量的自适应律,验证了所设计的观测器的稳定性,实现了对未知状态的估计以及干扰的逼近,仿真结果表明了该方法是有效可行的。最后,引入了ADVISOR仿真环境,选取两种道路工况进行模拟,基于ADVISOR所提供的电池数据进行了SOC估计的仿真实验,验证了SOC估计算法在实际驾驶工况中的估计效果。结果表明,在不同驾驶工况下,两种方法均能实现对SOC的估计,通过与参考值的比较,估计误差最终稳定在3%以内,验证了算法的有效性。

关键词：锂离子电池 SOC估计滑模观测器 rbf神经网络观测器 ADVISOR

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