滑模观测器实现不确定系统的鲁棒故障重构

讨论了利用滑模观测器实现不确定系统的在线故障重构问题.首先应用奇异值分解,对系统进行规范化处理,设计了鲁棒滑模观测器的LMI算法,并通过非线性介入使设计观测器对系统不确定性具有鲁棒性及跟踪系统状态的收敛性;然后根据滑模观测器设计方法,利用等价输出误差介入、H∞约束优化原理以及加入输出滤波器方法,提出了执行器故障和传感器...     

线性时变不确定系统的滑模控制及其在网络拥塞中的应用

针对一类具有时变不确定性的线性不确定系统,给出了一种基于滑模的鲁棒控制设计方法.首先,对于具有非匹配不确定性的系统,基于线性矩阵不等式技术给出鲁棒滑动模面的设计方法.其次,对于匹配不确定性和非匹配不确定性两种情况分别给出鲁棒滑模控制器的设计方法.最后,将该算法应用于TCP网络的拥塞控制中,通过与其他方法的比较,验证了该方法在实际应用中的有效性与优越性.     

基于扰动观测器的非线性不确定系统滑模H2保性能控制

针对一类受到外界扰动的非线性不确定系统,基于扰动观测器提出一种滑模保性能H_2控制策略。首先,根据所提出的复合滑模面,设计包含扰动估计的滑模控制策略;其次,依据H_∞和极点配置理论,设计鲁棒扰动观测器,来实现对扰动的估计;最后,给出了控制参数的选取原则,以实现H_2保性能控制。仿真结果表明,该算法不仅能够有效抑制抖振,而且摆脱了对系统先验信息的依赖,具有较高的实用性和有效性。     

一类非线性不确定系统的滑模观测器设计及其在故障检测中的应用

研究了一类非线性部分满足Lipschitz条件的非线性不确定系统的鲁棒滑模观测器的设计问题。提出了一种将Thau观测器与Walcott-Zak观测器结合的非线性鲁棒滑模状态观测器设计方案,并利用Lyapunov定理证明了状态观测误差最后一致收敛于一个紧集。将所设计的滑模观测器应用于故障检测,仿真实验结果验证了该方法的有效性。     

采用高阶终端滑模观测器的执行器未知故障重构

针对常规滑模观测器抖振现象易造成故障误判和漏判的不足,考虑实际系统故障信息未知的情形,提出了一种含自适应律修正的高阶终端滑模观测器执行器鲁棒故障重构方法。首先引入线性变换矩阵实现系统降维,确保状态估计不受干扰和故障的影响,并将观测器增益矩阵设计方法转化为线性矩阵不等式约束下的凸优化问题;其次考虑故障变化率上界未知的情形,在高阶非奇异终端滑模控制输入中添加了自适应律,确保滑模运动不受未知信息故障的影响,在有限时间内到达滑模面以实现鲁棒性,在此基础上给出了执行器故障重构的计算方法;最后以某飞控系统为例开展了仿真研究,结果表明所提方法能有效减小抖振,快速估计系统状态,自适应律在3s内可以实现对未知故障的自适应调节,确保准确实现执行器未知故障重构。     

一类不确定脉冲时滞系统的指数镇定

针对一类不确定脉冲时滞系统的鲁棒控制问题,通过设计鲁棒状态反馈控制器以消除脉冲扰动和时滞对系统的影响,从而使系统稳定.为此基于Lyapunov稳定性理论,选取适当的Lyapunov函数并结合Riccati方程以及线性矩阵不等式技术,设计状态反馈控制器,使得闭环系统实现鲁棒指数稳定.通过求解线性矩阵不等式给出鲁棒控制器的设计方法,最后通过数值例子说明方法的有效性.     

基于观测器的一类Lipschitz非线性系统鲁棒控制器的设计

讨论了一类Lipschitz非线性系统基于观测器的鲁棒镇定问题,所考虑的系统具有非线性时变扰动项,设计了状态观测器与状态反馈控制器使得其能够镇定一类Lipschitz非线性系统.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMIs)方法,给出了该系统基于观测器的鲁棒镇定的充分条件,并通过求解LMIs构造了系统鲁棒稳定的基于观测状态反馈的控制器,所得结果减少了控制器设计的盲目性.最后,通过仿真实验证明了该方法的可行性.     

一类不确定随机切换系统的鲁棒H∞滑模控制

研究了一类含有非匹配不确定性且具有外部干扰的随机切换系统的H∞滑模控制问题.利用线性矩阵不等式(LMI)技术和单Lyapunov函数方法,设计单H∞滑模面及切换律,确保随机切换系统的滑模运动方程的鲁棒渐近稳定性,且具有H∞扰动衰减度γ;然后给出了滑模面次可达性的定义,设计了滑模控制器以保证滑模面的次可达性.仿真算例说明...     

不确定随机时滞系统的无源滑模控制

研究一类不确定随机时滞系统,基于滑模控制的无源化问题.通过选取一个合适的Lyapunov-Krasovskii泛函并引入若干自由权矩阵,以线性矩阵不等式的形式给出了闭环系统对于所有允许的不确定性鲁棒随机稳定且无源的时滞依赖充分性条件.在此基础上设计了滑模控制器.数值例子表明了该滑模控制器的有效性.     

不确定随机时滞系统的无源滑模控制

研究一类不确定随机时滞系统,基于滑模控制的无源化问题.通过选取一个合适的Lyapunov-Krasovskii泛函并引入若干自由权矩阵,以线性矩阵不等式的形式给出了闭环系统对于所有允许的不确定性鲁棒随机稳定且无源的时滞依赖充分性条件.在此基础上设计了滑模控制器.数值例子表明了该滑模控制器的有效性.     

基于变论域模糊滑模观测器的微网逆变器系统容错控制

针对微网逆变器系统量测回路中,电流互感器故障及虚假数据注入攻击问题,提出基于滑模观测器融合变论域模糊控制的异常量测信号估计与电流补偿容错策略。基于电流量测量设计并网模式微网输出反馈线性二次型最优控制器,构建电流互感器故障及虚假数据注入攻击模型,根据Lyapunov稳定性理论及线性矩阵不等式方法设计滑模观测器,构造融合异常量测信号估计值的电流补偿容错控制策略;最后提出基于模糊推理的变论域模糊控制方法实现滑模增益的动态调整,提高观测器估计性能。仿真及实验表明,电流互感器故障及虚假数据注入攻击将使微网逆变器系统的稳定控制器失效,所提出的容错控制策略对多场景下异常电流量测信号的估计精度更高,可确保微网安全稳定运行。     

基于滑模观测器的非线性系统故障检测与重构

 为提高控制系统的安全性和可靠性,针对非线性系统传感器的故障诊断问题,提出一种利用滑模观测器进行故障检测和重构的方法。首先引入积分变量将传感器故障转化为执行器故障,通过对执行器故障的诊断间接诊断传感器故障。针对转化后的系统构造滑模观测器,进而实现传感器故障重构。采用Lyapunov稳定性理论,证明设计的滑模观测器的稳定性。对于构造的滑模观测器,给出一种用线性矩阵不等式方法求解的简便算法。最后,对于文献中给出的非线性系统,就不同的故障类型作用在传感器上的几种情形进行仿真。仿真结果表明,所设计的滑模观测器能够准确地重构非线性系统中传感器的缓变故障和突变故障;当系统存在未知扰动时,所设计的滑模观测器也能准确地重构故障。该方法从开始就对故障进行重构,避免了产生和评价残差信号的复杂性。     

基于未知输入观测器的不匹配干扰系统滑模控制

针对具有不匹配未知干扰的非线性系统,研究基于状态估计和未知输入重构的控制问题.在状态可测和未知干扰已知假设下,提出了一种新滑模控制器设计方法,以达到输出渐近稳定;通过设计一种未知输入观测器,对系统的时变未知输入进行重构;基于高增益滑模观测器对未知干扰的微分和系统的输出微分信息进行了有限时间内的精确估计;设计了一种新的基于观测器的控制策略,并论证其可行性.利用一个实际模型验证该控制器的有效性.     

采用非线性干扰观测器的机械臂补偿型滑模控制

针对机械臂系统中存在的内外复合不确定性干扰问题,提出一种非线性干扰观测器补偿型滑模控制策略.在非线性干扰观测器设计过程中,引入辅助函数,避免加速度反馈测量项;同时实现对复合不确定性干扰的准确估计,用以补偿系统的控制输入,克服系统的“抖振”现象.在滑模控制策略方面,基于传统方法对惯性矩阵项进行调整的基础上,引入跟踪误差对模型离心力和哥氏力项进行调整,提高系统鲁棒性和稳定性.结果表明:两者结合能够最大限度地降低系统不确定性及外界干扰对机械臂控制性能的影响,在抑制抖振的同时增强系统的鲁棒性,提高轨迹跟踪精度.     

基于逆变器状态预测观测器的离散滑模变结构控制技术研究

设计了应用于电流源逆变器系统的基于状态预测观测器的离散滑模变结构控制器,实现了新能源并网时逆变器的输出与电网频率、幅值、相位相同.在控制技术研究中,借助状态反馈极点配置理论,详细给出了状态观测器的设计方法及其系数矩阵的设计过程.仿真分析证明了该设计的正确性与可行性.     

Design of Robust Controller and Force Observer for PM Linear Synchronous Motors

The advantages of permanent magnet linear synchronous motors （PMLSM） include high speed and good motion precision compared with rotary motors. However, PMLSM are sensitive to uncertainties such as the parameter perturbations and end effect etc. A new nonlinear robust scheme of PMLSM is proposed to overcome this trouble. First, a quasi-linearized and deeoupled model with uncertainties is derived from the mathematical model of PMLSM by using the conception of feedback linearization. Then a fixed-boundary-layer sliding mode controller using the m sat function is designed to guarantee the robustness. Design of a force observer is given to estimate the load force unknown in the new model. Finally, the validity of the proposed strategy compared with the conventional PID control scheme is proved by the DSpobased experimental results.     

SQCF一类混沌系统的高增益观测器同步方法

针对SQCF(simplest quadratic chaotic flow)模型类的不确定混沌性系统,基于高增益观测器的方法,讨论了混沌同步设计方法.通过在观测器中加入滑模项来抑制未知干扰的影响,以此设计了一个鲁棒高增益观测器.高增益的选取基于一代数Riccati方程的解,为此讨论了Riccati方程解的存在性.设计滑模增益,使系统达到并保持在滑模面上.基于坐标变换和Lyapunov稳定性理论,证明了同步的收敛性.针对一个SQCF混沌系统进行了仿真设计,仿真结果表明了该方法的有效性.     

热连轧液压活套不确定系统的滑模控制

针对一类多输入多输出热连轧液压活套不确定系统设计了滑模控制器.首先利用特殊线性变换将原不确定系统化成标准形式,然后基于Lyapunov函数方法和线性矩阵不等式(LMI)技术给出了滑模面函数,根据滑模到达条件设计了一种新的控制策略,并且给出了理论性证明.最后仿真结果表明,该控制器可使活套控制系统获得较好的控制效果,有效地提高热轧带钢精轧机活套系统的控制精度,并使活套系统迅速达到平衡稳定状态.该控制器具有很强的鲁棒性能,非常适合于复杂的活套系统.     

有记忆和无记忆滑模控制器设计及其可行性

针对非线性不确定时滞系统,设计了有记忆和无记忆滑模控制器,并分析了其可行性.通过不等式变换技巧,研究了时滞系统的有记忆滑模控制器设计问题,并将该控制器的可行性问题转化为线性系统的状态反馈二次稳定性问题.此外,给出了无记忆滑模控制器设计方案并给出了其可行性判据.所提方法的显著优点是不需要求解线性矩阵不等式就能判断滑模控制器设计的可行性.     

永磁同步电机改进模糊超螺旋滑模观测器设计

针对传统超螺旋滑模观测器(super twisting sliding mode observer,STSMO)转速估计策略中存在的高频抖振和鲁棒性差等问题,提出一种改进模糊超螺旋滑模观测器的永磁同步电机转速观测方法。首先,运用归一化前馈锁相环提取转子位置和转速,避免系统在转速斜坡给定时出现观测误差累积现象。其次,将超螺旋滑模观测器与模糊控制器相结合,引入模糊规则对滑模增益进行在线整定,提高系统观测精度及鲁棒性,抑制高频抖振。最后,通过Matlab/Simulink仿真软件对所提策略进行验证,仿真结果表明：相较于传统超螺旋滑模观测器,所提出的改进模糊超螺旋滑模观测器策略下系统整体观测精度高,抖振现象得到抑制。当受到外部负载扰动或内部参数摄动时,系统鲁棒性强。