鲁棒控制与故障诊断 第四章

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基于键合图的鲁棒故障诊断及容错控制

基于键合图的鲁棒故障诊断及容错控制

基于键合图的鲁棒故障诊断及容错控制Wang Fang;Pazilai Mahemuti;Zhang Baowei【摘要】研究了一种基于键合图(BG)建模的混杂系统鲁棒诊断和容错控制算法.在BG理论的基础上,针对混杂系统存在参数不确定性问题.首先,设计了系统鲁棒诊断观测器,将线性分式变化的键合图(BG-LFT)和比例积分(PI)观测器结合实现鲁棒故障诊断和故障估计.该观测器能实时跟踪系统变量的动态行为,有效降低误报率和漏报率,改善检测效果.然后,提出基于状态及故障估计的主动容错控制算法(AFC),保证系统发生故障时仍能稳定运行.最后,通过仿真验证了该方法的有效性和可行性.【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2019(056)003【总页数】5页(P124-128)【关键词】键合图;鲁棒诊断观测器;自适应阈值;主动容错控制【作者】Wang Fang;Pazilai Mahemuti;Zhang Baowei【作者单位】;;【正文语种】中文【中图分类】TM930 引言一般而言,包含故障诊断环节的AFTC由于能处理更多类型的故障,得到了研究人员的广泛关注。

对于AFTC而言,系统在实际运行中会受建模不确定性、参数不确定性及未知干扰等影响,在应用中应注意以下两点:一、基本控制器应具有鲁棒性,在控制率重构期间使系统保持稳定;二、故障诊断单元应具备鲁棒性,进而减少误报率与漏报率[1]。

近年来,国内外鲁棒故障重构研究也取得了一系列成果,文献[2]研究了在离散事件触发机制条件下,网络化控制系统的主被动混合鲁棒H_&容错控制设计方法。

文献[3]针对四旋翼飞行器在飞行过程中存在执行机构故障和各种不确定因素的控制问题,提出了一种将时延控制技术与滑模控制技术相结合的鲁棒容错控制方法。

文献[4]针对一类发生执行器故障的非线性系统,提出基于线性矩阵不等式(LMI)的一体化鲁棒主动容错控制器设计方法。

文献[5]提出了一种主动模糊容错控制的感应电机策略,以确保场控制的性能。

动态系统的鲁棒故障检测与诊断技术

动态系统的鲁棒故障检测与诊断技术
动态系统的鲁棒故障检测与诊 断技术
目录
01 一、动态系统的定义 和解释
02
二、鲁棒故障检测的 基本方法
03
三、鲁棒故障诊断的 技术和方法
04 四、总结
05 参考内容
在现代化的工业和制造业中,动态系统扮演着重要的角色。然而,系统故障可 能会导致生产过程中的断和产品质量下降。因此,对动态系统进行鲁棒故障检 测与诊断至关重要。本次演示将介绍动态系统的鲁棒故障检测与诊断技术,包 括基本方法和诊断技术。
谢谢观看
通过对系统运行数据进行采集和分析,我们发现异常噪音和振动与电机的电流 和转速有密切关系。通过对比正常运行数据和故障数据,我们发现电机的电流 和转速存在明显的波动。这表明电机的控制电路可能存在故障。为了验证这个 推断,我们采取了更换电机的控制电路板的方法。
在更换控制电路板后,系统的运行恢复正常,异常噪音和振动消失。这表明控 制电路板是故障的根源。通过这个例子,我们可以看到通过常规测试、数据分 析和更换部件的方法,我们可以有效地检测和诊断动态系统的故障。
三、鲁棒故障诊断的技术和方法
1、基于模型的诊断
基于模型的诊断是一种常见的故障诊断方法。它通过建立系统的数学模型,根 据模型输出与实际输出的差异来检测故障。该方法需要对系统有深入的了解, 并根据实际系统建立相应的数学模型。基于模型的诊断可以结合鲁棒控制方法, 提高系统的容错性能。
2、基于历史的诊断
四、实例分析
为了更好地说明故障检测和诊断方法的应用,我们以一个简单的机械系统为例。 这个系统由电机、传动轴、轴承和负载组成。当系统出现故障时,可能会出现 异常噪音和振动。
首先,我们可以通过常规测试来检查系统的运行状况。目视检查可以发现轴承 的磨损和负载的松动;听诊可以识别出异常噪音;触觉检查可以感受到振动的 存在。如果这些常规测试没有发现故障,我们可以进一步采取数据分析的方法。

现代控制理论鲁棒控制资料课件

现代控制理论鲁棒控制资料课件

鲁棒优化算法的应用
01
02
03
鲁棒优化算法是一种在不确定环 境下优化系统性能的方法。
鲁棒优化算法的主要思想是在不 确定环境下寻找最优解,使得系 统的性能达到最优,同时保证系 统在不确定因素影响下仍能保持 稳定。
鲁棒优化算法的主要应用领域包 括航空航天、机器人、能源系统 、化工过程等。
05
现代控制理论鲁棒控制实 验及案例分析
现代控制理论鲁棒控制的成就与不足
• 广泛应用在工业、航空航天、医疗等领域
现代控制理论鲁棒控制的成就与不足
01
02
不足
控制系统的复杂度较高,难以设 计和优化
对某些不确定性和干扰的鲁棒性 仍需改进
03
实际应用中可能存在实现难度和 成本问题
04
未来研究方向与挑战
研究方向
深化理论研究,提高鲁棒控制器 的设计和优化能力
线性鲁棒控制实验
线性鲁棒控制的基本原理
01
介绍线性鲁棒控制的概念、模型和控制问题。
线性鲁棒控制实验设计
02 说明如何设计线性鲁棒控制实验,包括系统模型的建
立、鲁棒控制器的设计和实验步骤。
线性鲁棒控制实验结果分析
03
对实验结果进行分析,包括稳定性、性能和鲁棒性能
等。
非线性鲁棒控制实验
非线性鲁棒控制的基本原理
03
线性系统的分析与设计:极点配置、最优控制和最优
估计等。
非线性控制系统
1
非线性系统的基本性质:非线性、不稳定性和复 杂性。
2
非线性系统的状态空间表示:非线性状态方程和 输出方程。
3
非线性系统的分析与设计:反馈线性化、滑模控 制和自适应控制等。
离散控制系统

鲁棒控制理论第四章

鲁棒控制理论第四章


<1
ˆ ˆ P 1 + ΔW2
(
)
ˆ ˆ W2 S

<1
4.3 鲁棒性能(鲁棒跟踪性)
假定对象传递函数属于集合 ℘ 。鲁棒性能的一般含义 是指集合中的所有元素都满足内稳定和一种特定的性能。 定义:鲁棒跟踪性 设对象不确定性满足乘积摄动模型,即
ˆ ℘ = P = (1 + ΔW2 ) P Δ ∞ ≤ 1 对于给定的参考输入信号,当鲁棒稳定的控制器 ˆ 对于 ,有 ,称系统是鲁棒跟踪 C ˆ ∀P ∈℘ W1S < 1 的,其中 为摄动系统的敏感函数。 ∞
选择
0.21s ˆ W2 ( s ) = 0.1s + 1
ω
例3:模型嵌入方法
设实际对象传递函数 P ( s ) = 现将它嵌入乘积摄动模型。 令标称对象 选择
k ˆ P (s) = 0 s−2
ˆ W2 ( jω )
k s−2
,其中 k ∈ [0.1,10]
ˆ P ( jω ) − P ( jω ) ˆ ≤ W2 ( jω ) ,满足 ˆ P ( jω )
设对象不确定性满足乘积摄动模型即设控制器使标称对象内稳定则控制器内稳定其中为标称系统的补敏感函数定理1的证明已知摄动系统的开环传递函数根据nyquist稳定性判据由于标称系统内稳定wtwtimre位于以1为圆心半径小于1的闭圆内相位角变化360满足则在由于则在通过1j0点则摄动系统不稳定
鲁棒控制理论
ωi
M ik , φik
ˆ 选取 W2 ( s) ,满足
W2 ( jωi ) ≥ M ik e M ie
φik φi
−1 ,
i = 1,
m,
k = 1,

非线性飞控系统鲁棒故障诊断技术研究的开题报告

非线性飞控系统鲁棒故障诊断技术研究的开题报告

非线性飞控系统鲁棒故障诊断技术研究的开题报告1.研究背景随着无人机(UAV)的发展和应用,非线性飞控系统的鲁棒性和故障诊断技术已成为研究热点。

非线性飞控系统具有复杂的结构和动态特性,其系统误差和不稳定性可能导致系统失控和故障发生。

因此,研究非线性飞控系统的鲁棒故障诊断技术对于提高系统的可靠性和安全性具有重要意义。

2.研究内容本研究的主要内容包括以下几个方面:(1)非线性飞控系统建模对非线性飞控系统进行建模,研究其动态特性和不确定性,包括跟踪误差、状态误差、外部扰动等因素。

(2)鲁棒控制策略设计基于非线性飞控系统的建模结果,设计一种鲁棒性控制策略,并研究其鲁棒性和稳定性,以实现系统的鲁棒控制。

(3)故障诊断算法研究设计一种非线性飞控系统的故障诊断算法,并通过仿真实验和实际测试对其可行性和有效性进行验证。

3.研究意义本研究的意义在于提高非线性飞控系统的鲁棒性和故障诊断能力,提高系统的可靠性和安全性。

此外,在无人机应用领域,研究鲁棒性控制和故障诊断算法可以为无人机的飞行控制和安全保障提供技术支持。

4.研究方法本研究将采用以下研究方法:(1)理论分析通过理论分析和建模,研究非线性飞控系统的动态特性和不确定性,设计鲁棒性控制策略,并对其鲁棒性和稳定性进行分析和验证。

(2)仿真实验利用仿真工具对鲁棒性控制策略和故障诊断算法进行验证和测试,得到相应的数据和结果,并对其进行分析和评估。

(3)实际测试通过实际测试对所设计的故障诊断算法进行验证和测试,并对其准确性和鲁棒性进行评估。

5.预期结果本研究预期结果包括以下几个方面:(1)成功建立非线性飞控系统模型,研究其动态特性和不确定性。

(2)设计一种鲁棒性控制策略,提高系统的鲁棒性和稳定性。

(3)设计一种可行的故障诊断算法,并对其准确性和鲁棒性进行验证和评估。

(4)提高非线性飞控系统的可靠性和安全性。

6.研究进展目前,本研究已完成对非线性飞控系统的建模和理论分析,并正在进行鲁棒性控制策略的设计和仿真实验。

鲁棒控制理论基础4章

鲁棒控制理论基础4章

Fang Hua-Jing , HUST 2010
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Fang Hua-Jing , HUST 2010
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Δ
Δ
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Δ
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gout
g in
in
out
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The End
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,
K > -1
Fang Hua-Jing , HUST 2010 53
Δ
于是有:
Fang Hua-Jing , HUST 2010
54
Fang Hua-Jing , HUST 2010

《永磁同步电机鲁棒控制及故障识别研究》

《永磁同步电机鲁棒控制及故障识别研究》

《永磁同步电机鲁棒控制及故障识别研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展,永磁同步电机(PMSM)因其高效率、高精度和低能耗等特点在多个领域得到广泛应用。

然而,为了保证PMSM的稳定运行和提升其可靠性,对其控制及故障识别技术的研究显得尤为重要。

本文将重点探讨永磁同步电机的鲁棒控制及故障识别技术,旨在为相关领域的研究和应用提供理论支持。

二、永磁同步电机鲁棒控制研究1. 鲁棒控制概述鲁棒控制是一种在系统参数变化或外部扰动影响下仍能保持良好性能的控制方法。

在永磁同步电机控制中,鲁棒控制策略对于提高系统的稳定性和性能具有重要意义。

2. 鲁棒控制策略(1)基于模型的鲁棒控制:通过建立PMSM的精确数学模型,设计鲁棒控制器以应对系统参数变化和外部扰动。

(2)滑模控制:利用滑模面设计鲁棒控制器,使系统在滑模面上快速、平滑地响应外部扰动,实现良好的动态性能。

(3)智能鲁棒控制:结合人工智能算法,如神经网络、模糊控制等,提高PMSM控制系统的鲁棒性。

3. 鲁棒控制的应用鲁棒控制策略在PMSM中的应用广泛,包括速度控制、位置控制等。

通过优化鲁棒控制器的设计,可以提高PMSM的动态性能和稳定性,从而满足各种复杂工况的需求。

三、故障识别技术研究1. 故障识别概述故障识别是PMSM控制系统的重要组成部分,通过对电机运行状态的监测和诊断,及时发现并处理潜在故障,保障系统的安全运行。

2. 故障识别方法(1)基于电流信号的故障识别:通过分析电机电流信号的变化,判断电机是否存在故障。

如电流突变、谐波含量增加等均可能表明电机存在故障。

(2)基于振动信号的故障识别:利用振动传感器监测电机的振动信号,通过分析振动信号的频率、幅值等特征,判断电机的故障类型和程度。

(3)智能故障识别:结合人工智能算法,如支持向量机、神经网络等,对电机的运行数据进行学习和分析,实现智能故障识别和诊断。

3. 故障识别的应用在实际应用中,结合多种故障识别方法,可以更准确地判断PMSM的故障类型和程度。

第四章:容错控制系统故障诊断技术资料

第四章:容错控制系统故障诊断技术资料

(1)获得可用信息:输入、输出、工作
变量
故障观测器和模型辨识器
(2)运用信息找出故障: 故障阈值
(3)如果故障发生,产生报警或故障切 换, 故障重构 ;如果正常,转向步 骤(1)
故障检
u(t), y(t), 系统参数 测算法 故障报警
故障
u(t), y(t), 系统参数 机理 故障定位
u (t)
(t)

lim
t
e(ADC)(t) d j n() dτ
0
E s
(t)

t lim t
0
Ce (ADC)(t)
dj
n() dτ

emj
n(t)

显然,传感器故障的稳态输出误差方向处在 (C d j,emj) 构成 的二维平面上,而不是某个固定方向上。
鲁棒观测器
舵机故障 参数漂移 传感器动故态障递归网络 记忆功能强
u (t )
执行机构 ―
系统线性方程
X AX Bu
传感器收敛Y速(t度) 快 Y= C鲁X 棒性强
增加关联层
增加自反馈
控制器
……
…… ……
关 关联 联层 层
uu((kk 11))
B
输 输入 入层 层
控制器故障 D xxcc((kk))
干扰
d
D
E
u
++ B
x

++ y C
+
A
Kp
f
D

KI
+
++ B
+
-


x
C +y

《2024年永磁同步电机鲁棒控制及故障识别研究》范文

《2024年永磁同步电机鲁棒控制及故障识别研究》范文

《永磁同步电机鲁棒控制及故障识别研究》篇一一、引言随着现代工业技术的飞速发展,永磁同步电机(PMSM)以其高效率、高功率密度等优点,在许多领域得到了广泛应用。

然而,要实现PMSM的稳定、高效运行,其控制技术和故障识别技术显得尤为重要。

本文旨在研究永磁同步电机的鲁棒控制及故障识别技术,以提高电机的运行性能和可靠性。

二、永磁同步电机鲁棒控制研究1. 鲁棒控制理论基础鲁棒控制是一种针对系统不确定性和外部干扰的控制系统设计方法。

它通过优化控制器的参数,使系统在不确定性和干扰下仍能保持稳定的性能。

在永磁同步电机控制中,鲁棒控制能够有效地提高电机的动态性能和稳定性。

2. 鲁棒控制器设计针对永磁同步电机的特点,本文设计了一种基于滑模控制的鲁棒控制器。

该控制器通过引入滑模面,使系统在不确定性和干扰下仍能快速、准确地达到平衡状态。

同时,通过优化控制器的参数,提高了系统的鲁棒性能。

3. 实验验证与分析为了验证鲁棒控制器的有效性,本文进行了实验研究。

实验结果表明,在不确定性和外部干扰下,采用鲁棒控制的永磁同步电机能够快速、准确地达到平衡状态,且具有较高的动态性能和稳定性。

三、永磁同步电机故障识别研究1. 故障识别技术概述故障识别是保障永磁同步电机稳定运行的重要技术。

通过检测电机的电气参数、机械参数等,可以判断电机是否存在故障。

常见的故障包括绕组短路、转子偏移等。

2. 基于神经网络的故障识别方法本文提出了一种基于神经网络的故障识别方法。

该方法通过训练神经网络模型,使模型能够根据电机的电气参数等数据判断电机是否存在故障。

同时,通过优化神经网络的结构和参数,提高了故障识别的准确性和实时性。

3. 实验验证与分析为了验证基于神经网络的故障识别方法的有效性,本文进行了实验研究。

实验结果表明,该方法能够准确地识别出永磁同步电机的故障类型和位置,为电机的维护和修复提供了重要依据。

四、结论本文研究了永磁同步电机的鲁棒控制及故障识别技术。

非线性系统的鲁棒故障诊断与主动容错控制技术研究的开题报告

非线性系统的鲁棒故障诊断与主动容错控制技术研究的开题报告

非线性系统的鲁棒故障诊断与主动容错控制技术研究的开题报告一、研究背景及意义非线性系统广泛应用于生产、交通、航空、医疗等领域,其复杂性使得容错控制和故障诊断问题变得更加严峻。

该研究旨在探索非线性系统的鲁棒故障诊断与主动容错控制技术,提高非线性系统的可靠性、安全性和稳定性,对于保证系统正常运行具有重要意义。

二、研究内容1. 非线性系统的建模通过理论分析和仿真建立非线性系统的建模,并利用现有的开源非线性系统仿真工具,如Matlab、Simulink等,进行仿真验证。

2. 鲁棒故障诊断技术的研究针对非线性系统的脆弱性,探索基于鲁棒控制理论的故障诊断方法,设计适用于非线性系统的故障检测器,能够实时检测出非线性系统的故障并进行准确的诊断。

3. 主动容错控制技术的研究基于故障检测结果,设计适用于非线性系统的主动容错控制策略,提高非线性系统的容错性能,使得非线性系统即使在出现故障的情况下也能够稳定运行。

4. 算法仿真及实验验证通过算法仿真验证,对鲁棒故障诊断和主动容错控制算法进行测试,进一步优化设计参数。

最后通过实验验证,证明所设计算法的实用性和有效性。

三、研究计划第一年:完成非线性系统的建模和仿真验证,探索基于鲁棒控制理论的故障检测方法,并进行初步验证。

第二年:设计适用于非线性系统的主动容错控制策略,进一步完善故障检测算法,并进行算法仿真测试。

第三年:通过实验验证,证明所设计算法的实用性和有效性,撰写论文并进行提交。

四、预期成果1. 针对非线性系统提出一套鲁棒故障诊断与主动容错控制算法。

2. 利用Matlab、Simulink等软件完成故障诊断和控制算法的开发和仿真验证。

3. 利用实验平台对控制算法进行实验验证。

4. 发表相关学术论文。

鲁棒控制理论与设计 第四章 不确定系统和标准鲁棒控制.

鲁棒控制理论与设计 第四章  不确定系统和标准鲁棒控制.

P 是严格正则的, C 和 F 是正则的。
在工程中,这种假设并不苛刻。在这种假设下,(4.1.4)式中的 9 个传递函数都是正则的。然而,
在在很多时候仅仅要求 P 是正则的会更方便些 。在这种情况下我们总是假定:当ω = ∞ 时 PCF < 1 ,它能确保1 + PCF 不是严格正则的。无论给定一个什么样的模型,无论它多么复杂,都 不能在足够高的频率下近似一个实际系统。而如果当ω → ∞ 时 PCF > 1,我们就会感到很棘手,
假设图 4.1.1 中的每一部分都是线性的,则对象方程为:
y
=
⎡d ⎤ P⎢⎣u ⎥⎦
(4.1.1)
将传递矩阵 P 分块成 P = [P1, P2 ],则: y = P1d + P2u
我们甚至可以把问题更特殊化,并假定三个部分的输出是它们输入的和的线性函数,即:
y = P(d + u) v = F(y + n) u = C(r − v)
另一个来自外部;一个输出。这些信号定义
为: r :参考或指令输入
r
d
u
y
v :敏感输出
v
u :控制信号,对象输入
d :外部干扰(对象噪声) y :对象输出和被测量信号 n :敏感噪声
n 图 4.1.1 基本控制系统
一般性的控制问题是:在存在外部干扰 d 、n ,以及对象的不确定性的情况下,对象的输出应 当接近某一稳定的输入函数γ 。另外,大多数的工程问题还要求限制 u 的“大小”。
映也不要求其它三部分结构是否稳定。引理 4.2.5 得证。
引理 4.2.6 线性定常系统(4.2.6)能控且能观测,其内部稳定和 BIBO 稳定是等价的。
引理 4.2.6 是引理 4.2.4 和引理 4.2.5 得自然结果。

《永磁同步电机鲁棒控制及故障识别研究》范文

《永磁同步电机鲁棒控制及故障识别研究》范文

《永磁同步电机鲁棒控制及故障识别研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展,电机在各行业的应用日益广泛,而永磁同步电机(PMSM)因高效、高转矩性能、节能环保等优势成为重要研究课题。

因此,研究PMSM的鲁棒控制及故障识别对于提高电机的运行稳定性和可靠性具有重要意义。

本文将重点探讨永磁同步电机的鲁棒控制策略及故障识别技术,以期为电机控制技术的发展提供理论支持。

二、永磁同步电机鲁棒控制研究1. 鲁棒控制理论概述鲁棒控制是一种以控制系统对模型误差和外部干扰的稳健性为主要目标的控制策略。

在永磁同步电机控制中,鲁棒控制可以有效地提高电机的动态性能和稳定性。

2. 永磁同步电机鲁棒控制策略(1) 滑模控制:滑模控制是一种非线性控制方法,通过设计滑模面和滑模控制器,使系统状态始终保持在滑模面上,从而实现系统的鲁棒控制。

在永磁同步电机控制中,滑模控制可以有效地抑制参数变化和外部干扰对系统的影响。

(2) 模型预测控制:模型预测控制是一种基于模型的控制策略,通过预测系统未来的状态来优化当前的控制策略。

在永磁同步电机中,模型预测控制可以根据电机的实际运行状态和预期的动态性能要求,实时调整控制策略,从而提高系统的鲁棒性。

三、故障识别技术研究1. 故障识别技术概述故障识别技术是通过对电机运行过程中的各种信号进行监测和分析,及时发现并诊断电机的故障。

对于永磁同步电机而言,故障识别技术对于提高电机的运行可靠性和维护效率具有重要意义。

2. 故障识别方法(1) 基于电流监测的故障识别:通过监测电机的电流信号,分析电流的波形、频率等特征,判断电机是否存在故障。

该方法具有实时性强、操作简便等优点。

(2) 基于传感器检测的故障识别:通过安装各种传感器,实时监测电机的温度、振动、转速等参数,从而判断电机是否存在故障。

该方法具有准确性高、可靠性强的优点。

四、实验与结果分析为了验证本文提出的永磁同步电机鲁棒控制及故障识别方法的有效性,我们进行了实验研究。

现代鲁棒控制(吴敏)完整课件

现代鲁棒控制(吴敏)完整课件

7
2007年10月9日
鲁棒控制理论及应用
中南大学信息科学与工程学院 吴 敏
控制系统设计与不确定性
控控 制制 理理 论论
设计方法
模模 建模 型型
制制实实 对对际际 象象控控
控控 实施 制制 器器
8

动 信 号 。
• •
来 自 控 制 系 统 本 身 和 外 部 的 扰
来 自 控 制 对 象
的 模 型 化 误 差 ;
鲁棒控制其存在的条件应指出: • 模型不确定性或外界扰动不确定性的范围。
在应用中要解决的问题:
• 实际控制问题如何转换成鲁棒控制问题; • 鲁棒控制器在实际应用中的条件、实现方法和应用效
果等。
23
2007年10月9日
鲁棒控制理论及应用
第二讲:
中南大学信息科学与工程学院 吴 敏
基本知识与基本概念
24
鲁棒控制理论及应用
(研究生课程)
吴敏
中南大学信息科学与工程学院,长沙,410083
1
鲁棒控制理论及应用
课程的目标
中南大学信息科学与工程学院 吴 敏
• 了解鲁棒控制研究的基本问题; • 掌握鲁棒控制的基础知识和基本概念; • 明确鲁棒控制问题及其形式化描述; • 掌握几种鲁棒稳定性分析与设计方法; • 掌握状态空间H∞控制理论;
卡尔曼-布西滤波器 (Kalman-Bucy Filter)理论 现代控制理论
15
2007年10月9日
鲁棒控制理论及应用
LQG 控制器
K
u P
中南大学信息科学与工程学院 吴 敏
d y
xˆ 卡尔曼--布西
滤滤波波器器
控制问题的解 (分离原理): • 设计卡尔曼-布西滤波器,获得x的估计值; • 设计基于x的估计值的状态反馈增益矩阵K。

《永磁同步电机鲁棒控制及故障识别研究》

《永磁同步电机鲁棒控制及故障识别研究》

《永磁同步电机鲁棒控制及故障识别研究》篇一一、引言永磁同步电机(PMSM)因其在效率、精度以及稳定性等方面的显著优势,在现代工业、新能源及交通工具中有着广泛的应用。

然而,为确保其可靠和高效的工作性能,对其控制系统的设计提出了高要求。

特别是在面对外部干扰和内部故障时,鲁棒控制和故障识别技术的研发显得尤为重要。

本文将重点研究永磁同步电机的鲁棒控制策略及故障识别方法,以期为该领域的进一步发展提供理论支持和实践指导。

二、永磁同步电机鲁棒控制研究1. 鲁棒控制理论基础鲁棒控制旨在设计一种控制系统,使其在面对模型不确定性、外部扰动以及系统参数变化时仍能保持稳定的性能。

对于永磁同步电机而言,鲁棒控制策略能够提高其控制精度和稳定性,确保电机在复杂多变的工作环境中正常运行。

2. 鲁棒控制策略的应用(1)滑模控制:滑模控制是一种非线性控制方法,其通过设计合适的滑模面和滑模控制器,使系统状态在滑模面上滑动,从而达到鲁棒控制的目的。

在永磁同步电机控制中,滑模控制能够有效地抑制参数变化和外部扰动对系统的影响。

(2)自适应控制:自适应控制能够根据系统参数的变化实时调整控制器参数,使系统始终保持最优工作状态。

在永磁同步电机控制中,自适应控制策略可以提高系统的动态性能和鲁棒性。

(3)模糊控制:模糊控制利用模糊逻辑原理,通过设计合适的模糊规则和模糊器,实现系统的不确定性建模和鲁棒控制。

在永磁同步电机控制中,模糊控制能够有效地处理系统中的非线性因素和不确定性因素。

三、故障识别技术研究1. 故障识别方法概述故障识别技术是通过对电机运行过程中的电流、电压、温度等信号进行实时监测和分析,以判断电机是否出现故障。

对于永磁同步电机而言,故障识别技术能够及时发现并处理潜在的安全隐患,提高电机的运行可靠性和安全性。

2. 故障识别方法的应用(1)基于电流信号的故障识别:通过监测电机的电流信号,分析其波形、谐波成分以及频谱特性等,以判断电机是否出现绕组断路、短路等故障。

工业机器人的智能学习与自适应控制技术

工业机器人的智能学习与自适应控制技术

工业机器人的智能学习与自适应控制技术工业机器人一直以来都是提高生产效率和质量的重要工具,而随着人工智能和自适应控制技术的快速发展,工业机器人的智能学习和自适应控制能力得到了大幅提升。

本文将深入探讨工业机器人的智能学习与自适应控制技术。

一、工业机器人智能学习技术在传统的工业机器人中,其工作任务通常是由程序预设或者通过控制器发送的指令来完成的。

然而,在现实生产环境中,机器人需要具备一定的智能学习能力来适应不同的任务和变化的环境条件。

1.1 传感器数据的学习与感知智能机器人需要通过各种传感器采集环境信息,并通过学习算法对这些数据进行分析和处理。

例如,通过视觉传感器获取视觉信息,通过力传感器获取力反馈信息,通过激光扫描仪获取环境结构信息等。

通过对这些数据的学习与感知,工业机器人能够实时感知到任务执行过程中的各种条件变化。

1.2 强化学习与路径规划强化学习是指机器不断通过试错来优化行为,通过与环境的交互来最大化预定义的奖励值。

在工业机器人中,强化学习可以用于路径规划和动作决策。

通过不断尝试和学习,机器人可以找到最优的路径,并且能够在遇到未知环境或者异常情况时做出合理的决策。

1.3 知识迁移和迭代学习知识迁移是指机器人通过在不同任务上学习得到的知识和经验,以适应新的任务。

迭代学习是指机器人不断通过学习和试错来改善性能和适应性。

这两种学习方式使得机器人具备了较强的适应性和泛化能力,能够在不同任务和环境中灵活应对。

二、工业机器人自适应控制技术自适应控制技术是指机器人根据工作环境和任务要求,实时调整自身控制参数和策略,以适应环境的变化和工作的要求。

2.1 模型预测控制模型预测控制是一种基于模型的控制方法,通过对系统动态模型的预测来生成控制指令,以实现快速而准确的控制。

工业机器人通过不断利用传感器数据来更新模型,并根据模型预测结果进行控制调整,从而实现对环境变化的自适应控制。

2.2 自适应参数估计与标定工业机器人的运动控制涉及到很多参数,例如质量、摩擦系数、惯性等。

鲁棒故障诊断及容错控制方法研究--贾克明 (2)

鲁棒故障诊断及容错控制方法研究--贾克明 (2)

鲁棒故障诊断及容错控制方法研究第1章绪论1.1课题研究现状及意义随着工业水平的快速提高,系统日益复杂化和大型化。

这一类的系统一旦出现故障轻则导致系统无法正常运行、瘫痪,重则造成财产损失和安全事故,例如1986 年4 月26 日发生的切尔诺贝利核电站事故导致了大面积的核污染;2003 年2 月 1 日的美国哥伦比亚号航天飞机事故导致机毁人亡,7 名宇航员全部因此而丧生;2011 年 3 月日本福岛核电站事故……因此提高可靠性和安全性对一些大型的、复杂性的系统而言显得极为重要。

如何提高复杂系统的可靠性和安全性成为人们关注的核心问题,容错控制为有效解决该问题提供了一条有效途径,因而得到了广泛的重视。

“容错”这一概念最初出现于计算机系统,表示能够容忍故障的意思。

当某个控制系统发生故障时,该系统的闭环稳定性及其他各项性能指标,如快速性,平稳性等都将会受到不同程度的影响,因此容错控制以满足系统稳定性和所要求的性能指标为指导前提,进而称满足该性能的闭环控制系统称为容错控制系统[1]。

近些年来卫星技术迅速发展,航天器的结构由简单走向复杂化,并且任务需求也开始多样化, 因此提高其稳定度和控制精度显得尤为重要。

在众多的控制方法中,容错控制作为一种能够提高航天器的有效性、可维护性和可靠性的有效方法,发展为该领域的研究热点。

20 世纪70 年代航天航空领域开始研究高性能航天器,容错控制作为保障航天器安全性的重要理论支撑迅速发展起来,由此各种容错控制技术如雨后春笋般开始涌现[2-4]。

人类开始太空探索之旅始于苏联的第一颗人造卫星。

中国不甘其后,在航天事业上也大显作为,留下属于自己的印记。

值得一提的是,早期的航天器结构和功能都相对简单,而且这些航天器的使用寿命短、控制精度比较低。

随着时代的发展,技术的提高,我国的航空航天器的发展又迈上了一个台阶:目前,在航天器在轨控制与自主姿态确定方面我国的技术发展已经初具规模。

以“资源一号”卫星为例,该卫星是目前国内第一颗能够真正进行自主故障诊断和重构的卫星。

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To show that ||G||∞ is the least upper bound, first choose a frequency ω0 where σ [G( jω)] is maximum, i.e.,
σ [G( jω 0 )] = G ∞
Hilbert Spaces

Hilbert Space: a complete inner product space. (We shall not discuss the completeness here.) Examples:
� Cn with the usual inner product. � Cn ×m with the following inner product ∀ A, B ∈ Cn ×m <A, B> := Trace A*B � L2[a,b]: all square integrable and Lebesgue measurable functions defined on an interval [a,b] with the inner product <f, g> := a∫ f(t)*g(t)dt, Matrix form: <f, g> := a∫ Trace[ f(t)*g(t)]dt. � L2 = L2 (-∞, ∞): <f, g> := - ∞ ∫ Trace[ f(t)*g(t)]dt. � L2+ = L2[0, ∞): subspace of L2(-∞, ∞). � L2- = L2(-∞, 0]: subspace of L2(-∞, ∞).
∞ b b
Analytic Functions

Let S ⊂ C be an open set, and let f(s) be a complex valued function defined on S, f(s) : S → C. Then f(s) is analytic at a point z 0 in S if it differentiable at z0 and also at each point in some neighborhood of z0. It is a fact that if f(s) is analytic at z0 then f has continuous derivatives of all orders at z0. Hence, it has a power series representation at z0. A function f(s) is said to be analytic in S if it has a derivative or is analytic at each point of S.
F

:= sup σ [ F (s)] = sup σ [ F ( jω )].
Re( s ) >0
ω∈R
The second equality can be regarded as a generalization of the maximum modulus theorem for matrix functions. See Boyd and Desoer [1985] for a proof.
M G = sup
f ∈ L2
Gf f
2
2
= G

.
Proof: It is clear that || G||∞ is the upper bound:
Gf
≤ G
2 2
=
2 ∞
1 ∞ f * ( j ω ) G * ( j ω ) G ( j ω ) f ( j ω ) dω 2π ∫− ∞ 1 ∞ 2 2 2 f ( j ω ) d ω = G f ∞ 2. 2π ∫− ∞
RH∞: all proper and real rational stable transfer matrices.
L∞ and H∞ Spaces

H∞- Space: H∞- is a (closed) subspace of L∞ with functions that are analytic and bounded in the open left-half plane. The H∞- norm is defined as
(i) <x, αy+βz>=α<x,y>+β<x,z> (ii) <x,y>=<y,z>* (complex conjugate) (iii) <x,x> >0 if x≠ 0.

Inner product on Cn:
⎡ x1 ⎤ ⎡ y1 ⎤ ⎢ ⎥ ⎥ ∈ Cn , x, y := x * y = ∑ xi yi ∀x = ⎢ ⋮ ⎥, y = ⎢ ⋮ ⎢ ⎥ i =1 ⎢ xn ⎥ ⎢ ⎣ yn ⎥ ⎦ ⎣ ⎦
1 ∞ Trace [ F * ( jω ) F ( jω )]dω . ∫ − ∞ 2π RH2 (real rational subspace of H2 ): all strictly proper and real rational stable transfer matrices. =

H2⊥ Space: the orthogonal complement of H2 in L2, i.e., the (closed) subspace of functions in L2 that are analytic in Re(s)<0. RH2⊥ ( the real rational subspace of H2⊥ ): all strictly proper rational antistable transfer matrices.
L2 and H2 Spaces

L2(jR) Space: all complex matrix functions F such that the integral below is bounded:


−∞
Trace [ F * ( jω ) F ( jω )]dω < ∞
1 2π

with the inner product

Properties of Inner Product :
� |<x, y>|≤||x|| ||y|| (Cauchy-Schwarz inequality). Equality holds iff x=αy for some constant α or y=0. � ||x+y||2+||x-y||2=2||x||2+2||y||2 (Parallelogram law) � ||x+y||2=||x||2+||y||2 if x ⊥ y.
F

:= ess sup σ [ F ( jω )].
ω ∈R
RL∞ (jR) or simply RL∞: all proper and real rational transfer matrices with no poles on the imaginary axis.

H∞ Space: H∞ is a (closed) subspace of L∞ with functions that are analytic and bounded in the open right-half plane. The H∞ norm is defined as

’s relations: (between time domain and frequency domain) Parseval Parseval’
L 2 ( −∞ , ∞ ) ≅ L 2 ( jR ) G
2
L 2 [ 0, ∞ ) ≅ H 2
L 2 ( −∞ ,0 ] ≅ H 2⊥
= g
2
where G ( s ) = L[ g (t )] ∈ L 2 ( jR )
n
x :=
x, x ,
cos ∠( x, y ) =
x, y x y
, ∠( x, y ) ∈ [0, π ].
x and y are orthogonal if ∠ (x,y)= ½π
Properties of Inner Product
A vector space V with an inner product is called an inner product space. Inner product induced norm ||x|| := √<x,x> Distance between vectors x and y : d(x,y) = ||x - y|| . Two vectors x and y are orthogonal if <x,y> = 0, denoted x ⊥ y.
H∞ functions: 5, 1/s+1, 5s+1/s+2, e -hs/s+2, 1/s+1+0.1e-hs, … L∞ functions: 5, 1/s+1,1/(s+1)(s-2), 1/s-1+0.1e -hs, …
H∞ Norm as Induced H2 Norm

Let G(s) be a p× q transfer matrix. Then a multiplication operator is defined as M G: L 2 → L 2 , M G f=Gf Then
L∞ and Hห้องสมุดไป่ตู้ Spaces
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