混杂系统元件故障的半定性辨识

混杂系统用于描述包括连续状态和离散状态的复杂动态系统.为了研究混杂系统的故障辨识问题,提出了一种将模糊集和模糊熵理论相结合的新的半定性方法.该方法同时利用定量信息和定性知识,以模糊数描述系统特征参数,从而构造一组模糊故障诊断规则,利用模糊熵计算加权系数,从而辨识出混杂系统的故障.对一混杂三容水箱的元件故障进行了仿真研究.结果验证了该方法能够很好地对系统中的故障进行半定性辨识,并表明有应用价值.     

基于集员估计的线性MIMO系统故障检测方法

考虑了一类具有未知有界噪声的线性多输入多输出(MIMO)系统的故障检测问题,提出了一种基于集员估计的故障检测方法.通过当前时刻系统状态范围和测量输出值的一致性检验来检测系统是否发生故障.如果系统正常运行,则利用系统测量输出信息校正当前时刻系统状态范围.利用三容水箱系统模型进行了仿真研究,结果表明了所提方法的有效性.     

三容水箱实验系统模型的建立

在三容水箱物料平衡的基础上,建立了系统方程,在平衡点对非线性函数进行泰勒展开,并进行简化处理,建立了三容水箱系统的模型。讨论了三容水箱实验系统构成典型的一阶、二阶、三阶对象．为系统的试验和进一步控制算法的研究提供了理论基础。     

三容水箱的T-S模糊PID控制研究

三容水箱是较为典型的非线性、时延对象,具有很强的代表性和工业背景.结合非线性模型线性化方法、PID控制结构及基于T-S模型的模糊控制技术.提出了三容水箱的T-S模糊PID控制策略.在Matlab下建立三容水箱控制的仿真模型并进行仿真研究.结果验证了控制策略的有效性和正确性.     

三容水箱液位模糊免疫自适应控制算法研究

三容水箱是一种可用于研究液位、流量、温度等参数控制的实验装置,在控制理论教学及科学研究中具有重要的实际应用价值,其功能在于可以组合成多种控制回路,验证各种控制算法,模拟工业现场控制类型。该文对三容水箱进行建模,对传统的PID控制算法和模糊控制算法进行改进。采用MATLAB/Simulink设计模糊免疫自适应PID控制器,建立了三容水箱二阶与三阶液位控制模型,并进行仿真实验,使用上位机软件对控制算法进行测试验证。实验表明,与普通PID控制和模糊PID控制相比,控制系统的稳定性和快速性得到显著改善。     

双容水箱单参数比列积分微分控制

采用常规PID控制器时需要同时调整比例系数、积分系数和微分系数三个参数,但通常又缺乏这三个参数与系统性能指标之间的明确联系,因此很难有效调节参数以达到制定的性能指标。而采用单参数比例积分微分控制器时,只需通过一个参数对控制器进行方便的调节。在仿真分析的基础上,将单参数比例积分微分控制器应用于双容水箱液位控制系统中,试验结果表明单参数比例积分微分控制器较好的控制性能和鲁棒性。     

一类混杂系统多重故障的半定性诊断方法

为解决混杂系统中多重故障诊断等分支研究相对薄弱的问题,以一个三容水箱系统为背景,提出了一类混杂系统多重故障的半定性故障诊断方法.该方法使用混杂自动机对系统进行建模,利用混杂串级神经网络跟踪子系统的状态变化,并考虑了故障改变模式顺序的问题.对元件的多重故障进行了仿真研究,结果表明,该方法能够很好地对系统中的多重故障进行诊断,为混杂系统的多重故障诊断提供了新的实用途径,模糊理论在基于半定性方法的多重故障诊断中具有广阔的应用前景.     

一类多输人多输出系统的容错控制设计

通过对多输入多输出(MIMO)多变量反馈控制系统在某环节发生故障或失效时的系统稳定性分析,得出系统稳定性与其回差矩阵有关.提出了针对一类开环传递函数矩阵对象为本质稳定及解耦后仍是本质稳定时系统的冗余设计方法.通过控制律的重构,能有效解决环节发生故障或失效时系统稳定性的问题,达到对复杂控制系统实现容错控制的目的.仿真结果表明该冗余设计方法是可行的.     

基于解耦算法的实验用三容水箱液位控制

介绍了三容水箱系统实验装置的结构及原理,建立了三容水箱系统的数学模型,利用非线性解耦原理设计了解耦控制器,并对对典型工作状态时液位进行了控制,实验结果证明解耦控制算法是有效的.     

组合趋近率下的液位系统滑模控制

针对离散指数趋近率中的带状切换带会带来系统抖振,降低系统的稳态性能这个问题,结合离散变速趋近率,提出了一种离散组合趋近率,并将其应用于一SISO三容水箱中,通过MATLAB仿真实验,验证了组合趋近率的有效性.     

离散事件触发NCS的容错与容侵协同设计方法

针对执行器失效故障和网络攻击,在离散事件触发通讯机制(DETCS)下研究了NCS故障容错与攻击容侵的协同设计问题.首先,给出了DETCS下NCS故障容错与攻击容侵的架构,并以此为基础建立了集触发条件、执行器故障与网络攻击于一体的闭环NCS故障/攻击并存模型;其次,通过构造Lyapunov-Krasovskii泛函,综合应用时滞系统理论、改进的Wirtinger不等式及互反凸组合引理等,推证出了NCS可容错故障/容侵攻击的完整性充分条件,进而给出了鲁棒H_∞容错/容侵控制器与事件触发矩阵的协同设计方法,达到了容错/容侵控制与网络通讯间的协同设计目标;最后,通过仿真算例验证了所得理论结果的有效性与可行性.     

SPWM-H桥逆变器的非线性动力学行为研究

研究了SPWM-H桥逆变器的非线性动力学行为.运用频闪映射理论建立了系统在电流闭环比例控制下的一阶离散模型;采用功率谱图、折叠图、时域图、频闪图、分岔图和Lyapunov指数谱等数值仿真方法,详细分析了比例系数k和开关频率fS对系统性能的影响;利用分岔图描述了逆变器分别随输入电压E、负载电感L与电阻R等外部参数变化时所表现的非线性动力学行为.通过仿真绘制出了系统的稳定运行参数域,最后运用Jacobian矩阵法理论分析了系统稳定性变化的本质原因,数值仿真结果与理论分析相一致.研究表明,该逆变器中存在分岔与混沌现象,合理选择电路参数才能保证其运行稳定.     

一类带有混合故障模型切换系统的可靠控制

研究系统执行器带有混合故障的切换系统的渐近稳定性,利用凸组合技术和矩阵理论,设计状态反馈可靠控制器,给出系统渐近稳定的充分条件.通过线性矩阵不等式给出数值仿真,验证其有效性.     

基于GUI的四容水箱半实物仿真平台设计

多容水箱作为具有非线性、多变量、强耦合等特性的实验装置,为教学提供了具体的控制对象。针对多容水箱实验装置目前存在的问题,设计了一个基于GUI的四容水箱半实物仿真平台。平台以单片机(STC89C51)为控制器,利用Matlab的S函数实现四容水箱的非线性数学模型,通过串口通讯完成水箱液位控制,并且设计GUI界面以实时监控水箱液位及参数。该平台不仅占地少,成本低,灵活性大,而且便于展示控制效果和二次开发,提高学生的学习兴趣和实践能力。     

一类三维动力系统的分岔及混沌分析

对一类三维非线性混沌金融系统进行了动力学特征分析,得到了模型方程的三个平衡点,并对其稳定性进行了讨论。通过数值仿真得到了系统的分岔图及Lyapunov指数图,进而分析了参数变化对系统稳定性及分岔的影响。该研究对理解各种金融政策的杠杆原理有参考意义。     

基于物理平台的多变量控制系统设计与研究

针对工业控制中多变量控制系统的强耦合特性,在模拟仿真环境下进行的过程控制的研究与实际情况有很大差距的问题,提出了一种在YC-SX多变量过控实验平台上进行的对多变量系统的解耦控制。在研究过程中,通过这个实验平台搭建了四容水箱多变量控制系统实物模型;并且借助Matlab软件实现了对此系统的系统辨识和解耦控制。由研究结果表明,此四容水箱多变量系统耦合基本消除;并且这样的设计能够更接近于工程实际情况。     

混杂系统故障诊断的粒子滤波器方法

针对混杂系统故障诊断难题,在对混杂系统描述的基础上,根据混杂系统的随机滤波公式,给出了混杂系统状态估计及离散模态识别的粒子滤波算法,并将此算法扩展到混杂系统状态与参数的联合估计,最后利用修正的Bayes算法作出故障判决,实现了混杂系统的故障诊断.通过对两容水箱这个典型混杂系统的仿真实验,结果表明,此方法不仅能准确、快速地诊断出混杂系统故障,而且在故障发生时能够保持比较高的状态与参数估计精度.本方法可推广应用于混杂系统的自适应滤波、可靠性预测、容错控制等领域.     

基于LMI的鲁棒MPC及其在三容系统中的应用

多容器流程系统的流量系数等往往存在不确定性,基于线性矩阵不等式(LM I:L inearM atrix Inequality)理论和模型预测控制原理,讨论了模型不确定系统的鲁棒MPC(Model Pred ictive Control)算法和准最小最大鲁棒MPC算法。最后给出了对三容系统的仿真结果,并将两种方法进行了比较。结果表明,采用准最小最大MPC方法时系统的性能更优越。     

大功率逆变器的键合图模型及故障诊断方法

大功率逆变器是风力发电机组中主要的变流装置之一,也是故障发生比较多的装置.提出将键合图与解析冗余方法相结合的故障诊断方法,建立元器件的键合图故障诊断模型、故障解析冗余关系及特征矩阵,通过观测矩阵和特征矩阵的对比,进行系统的故障检测.在20-sim软件中的仿真实验结果表明该方法对于大功率逆变器的故障诊断具有良好的便捷性和有效性.     

一类多变量传感器故障容错PID控制器的设计与应用

针对一类多变量非线性系统的传感器故障,提出了一种新型的基于神经网络模型的故障容错PID控制方法.该方法应用加权移动平均残差技术对传感器故障进行检测,并利用神经网络建模技术在线重构故障传感器信号,重组PID控制器反馈回路,实现容错PID控制.通过在三水箱过程设立多种不同类型的传感器故障,进行仿真研究.仿真研究结果表明,所提出的故障检测与容错控制策略具有很强的鲁棒性和容错能力.