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基于鲁棒滑模观测器的多电机卷绕系统故障检测和隔离 被引量:17
1
作者 楚晓艳 年晓红 刘静静 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期795-804,共10页
针对多电机卷绕系统故障检测和隔离问题,提出了基于滑模观测器的鲁棒故障检测和隔离策略.首先,考虑到多电机卷绕系统运行环境变化引起的摩擦系数、杨式模量、半径和转动惯量等参数的不确定性,通过引入非线性未知输入干扰对系统不确定参... 针对多电机卷绕系统故障检测和隔离问题,提出了基于滑模观测器的鲁棒故障检测和隔离策略.首先,考虑到多电机卷绕系统运行环境变化引起的摩擦系数、杨式模量、半径和转动惯量等参数的不确定性,通过引入非线性未知输入干扰对系统不确定参数进行描述,将多电机卷绕系统转化为包含执行器故障的一般不确定非线性系统;其次,构造鲁棒滑模观测器并用作故障检测观测器,通过滑模控制来抑制未知输入干扰,使观测器具有鲁棒性,在此基础上,结合多观测器故障隔离的思想,提出了可以同时对多个执行器故障进行检测和隔离的方法;然后,根据李雅普诺夫理论得到使观测器系统指数收敛的充分条件,同时给出了观测器增益的求解方法;最后,仿真结果验证了所提方法的鲁棒性和有效性. 展开更多
关键词 多电机卷绕系统 滑模观测器 故障检测 故障隔离
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基于滑模观测器的四旋翼无人机全回路解耦控制 被引量:6
2
作者 赵振华 肖亮 +1 位作者 曹东 张朋 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期288-297,共10页
针对四旋翼无人机复杂轨迹跟踪控制面临的多通道耦合、强非线性以及多源干扰等问题,考虑四旋翼无人机的位置回路、姿态回路动态跟踪误差和执行机构实现过程,提出了一种全回路轨迹跟踪控制方案。首先,将四旋翼无人机轨迹跟踪控制问题转... 针对四旋翼无人机复杂轨迹跟踪控制面临的多通道耦合、强非线性以及多源干扰等问题,考虑四旋翼无人机的位置回路、姿态回路动态跟踪误差和执行机构实现过程,提出了一种全回路轨迹跟踪控制方案。首先,将四旋翼无人机轨迹跟踪控制问题转化为位置回路和姿态回路的指令跟踪问题;其次,将不同通道之间的耦合以及多源干扰影响视作集总干扰,并基于高阶滑模观测器对其进行估计;然后,基于干扰估计信息和动态逆控制算法,分别在位置和姿态回路构造复合动态逆控制器;最后,将位置回路和姿态回路的虚拟控制量转换为旋翼转速。该文控制方案实现了旋翼无人机位置回路和姿态回路不同控制通道之间的解耦,在保证各个通道设计独立的前提下,实现了轨迹的渐近跟踪。针对圆柱螺旋线轨迹跟踪的仿真结果验证了该文解耦控制方案的有效性。 展开更多
关键词 滑模观测器 四旋翼无人机 解耦控制 位置回路 姿态回路 轨迹跟踪 集总干扰
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基于扩展磁链的永磁同步牵引电机失磁在线监测 被引量:6
3
作者 黄刚 罗意平 +1 位作者 张昌凡 赵凯辉 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期48-55,共8页
针对内置式永磁同步牵引电机转矩闭环控制系统,提出一种基于最小阶扩展磁链滑模变结构观测器的永磁体失磁在线监测方法。通过建立两相静止坐标系下永磁同步牵引电机失磁故障的数学模型,以扩展磁链为状态变量,构建变速趋近律滑模状态观测... 针对内置式永磁同步牵引电机转矩闭环控制系统,提出一种基于最小阶扩展磁链滑模变结构观测器的永磁体失磁在线监测方法。通过建立两相静止坐标系下永磁同步牵引电机失磁故障的数学模型,以扩展磁链为状态变量,构建变速趋近律滑模状态观测器,实现了转矩和永磁体磁链的重构。该方法能够准确观测转矩和永磁体磁链信息,系统动态响应速度快,动态过程超调小,观测精度高,系统鲁棒性更强,可为提高永磁同步电机牵引传动系统的控制性能和可靠性实时提供准确的转矩反馈和转子磁链信息。基于RT-LAB搭建了硬件在环仿真试验系统,仿真和试验均验证了该方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 永磁同步电机 扩展磁链 滑模观测器 失磁
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三相电源整流器系统故障诊断仿真研究 被引量:2
4
作者 王新 郭石凯 杨俊起 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2016年第5期417-421,共5页
针对三相PWM整流器系统状态不易跟踪估计和故障重构问题,为保证供电系统的安全,提出了采用滑模观测器控制技术的诊断方法。首先,利用整流器开关函数和占空比两种数学模型描述方法,并基于三相电压型PWM整流器拓扑结构和工作原理,建立了PW... 针对三相PWM整流器系统状态不易跟踪估计和故障重构问题,为保证供电系统的安全,提出了采用滑模观测器控制技术的诊断方法。首先,利用整流器开关函数和占空比两种数学模型描述方法,并基于三相电压型PWM整流器拓扑结构和工作原理,建立了PWM整流器的交流数学模型;其次,采用滑模控制技术和等价输出注入方法,通过构造滑模观测器,实现了对系统状态跟踪和估计的目的。之后,在状态估计的基础上,给出了一种故障重构的方法,实现了系统故障重构的目的;最终,通过实例仿真,验证了使用滑模观测器能够快速跟踪整流器系统状态,准确诊断系统故障信号,为保证供电系统安全提供了科学依据。 展开更多
关键词 滑模观测器 等价输出注入 故障诊断
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基于观测器的水下机器人鲁棒故障诊断 被引量:2
5
作者 王建国 万磊 +2 位作者 孙玉山 姜大鹏 常文田 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期117-120,共4页
为提高水下机器人故障检测的正确率,降低故障诊断的误报率和漏报率,基于水下机器人的空间运动方程,完成了非线性滑模观测器的设计,并利用设计的观测器完成了水下机器人的系统辨识.将观测器应用于水下机器人的传感器仿真试验和推进器故... 为提高水下机器人故障检测的正确率,降低故障诊断的误报率和漏报率,基于水下机器人的空间运动方程,完成了非线性滑模观测器的设计,并利用设计的观测器完成了水下机器人的系统辨识.将观测器应用于水下机器人的传感器仿真试验和推进器故障诊断的海上试验的结果验证了该方法的有效性和可行性. 展开更多
关键词 水下机器人 滑模观测器 传感器故障诊断 推力器故障诊断
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基于奇异值分解的鲁棒滑模观测器设计与仿真 被引量:1
6
作者 申忠宇 顾幸生 赵瑾 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期832-835,共4页
在Edwards滑模观测器设计思想的基础上,提出具有未知输入干扰的鲁棒滑模观测器设计方法,采用奇异值分解技术,设计鲁棒滑模观测器以及优化滑模策略,给出严格论证,保证对系统不确定性以及外界干扰具有鲁棒性;采用Lyapunov函数作为稳定观... 在Edwards滑模观测器设计思想的基础上,提出具有未知输入干扰的鲁棒滑模观测器设计方法,采用奇异值分解技术,设计鲁棒滑模观测器以及优化滑模策略,给出严格论证,保证对系统不确定性以及外界干扰具有鲁棒性;采用Lyapunov函数作为稳定观测器的判别条件,使设计的观测器一致收敛,状态估计达到预期的指标;通过VTOL直升飞机的动态数学模型仿真示例验证了研究方法的有效性,并与一般的Luenberger观测器进行比较,证明设计的滑模观测器具有很好的跟踪性,以及对未知输入扰动良好的鲁棒性。 展开更多
关键词 奇异值分解 滑模观测器 优化滑模策略 鲁棒性
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线性不确定系统的鲁棒滑模观测器设计与仿真 被引量:1
7
作者 赵瑾 顾幸生 申忠宇 《华东理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期810-813,共4页
在研究线性不确定系统一类滑模观测器的基础上,应用奇异值分解技术对系统进行降阶处理,设计了一种新颖的鲁棒滑模观测器;并提出优化滑模策略,给出严格论证,保证对系统不确定性以及外界干扰具有鲁棒性;采用Lyapunov函数作为稳定观测器的... 在研究线性不确定系统一类滑模观测器的基础上,应用奇异值分解技术对系统进行降阶处理,设计了一种新颖的鲁棒滑模观测器;并提出优化滑模策略,给出严格论证,保证对系统不确定性以及外界干扰具有鲁棒性;采用Lyapunov函数作为稳定观测器的判别条件,使设计的观测器一致收敛,状态估计达到预期的指标;同时给出鲁棒滑模观测器的线性反馈矩阵和非线性反馈矩阵计算算法;通过仿真实例验证所设计的鲁棒滑模观测器的有效性。 展开更多
关键词 滑模策略 滑模观测器 鲁棒性
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一种永磁同步电机容错控制方法 被引量:1
8
作者 焦山旺 施火泉 汤一林 《江南大学学报(自然科学版)》 CAS 2015年第2期182-186,共5页
速度传感器是永磁同步电机矢量控制系统的重要组成部分,当其出现故障时会严重影响系统的性能。设计永磁同步电机矢量控制系统和滑模观测器,并在此基础上实现了在速度传感器出故障后的容错控制。为使速度传感器出现故障后,系统由带速度... 速度传感器是永磁同步电机矢量控制系统的重要组成部分,当其出现故障时会严重影响系统的性能。设计永磁同步电机矢量控制系统和滑模观测器,并在此基础上实现了在速度传感器出故障后的容错控制。为使速度传感器出现故障后,系统由带速度传感器矢量控制方式可以平滑地切换到无速度传感器矢量控制,提出一种基于数据融合技术的容错控制方案。Matlab仿真验证了所提出的控制方法的有效性。 展开更多
关键词 永磁同步电机 矢量控制 滑模观测器 容错控制
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Nonlinear Control of an Induction Motor Using a Reduced-Order Extended Sliding Mode Observer for Rotor Flux and Speed Sensorless Estimation 被引量:1
9
作者 Olivier Asseu Michel Abaka Kouacou +3 位作者 Theophile Roch Ori Zié Yéo Malandon Koffi Xuefang Lin-Shi 《Engineering(科研)》 2010年第10期813-819,共7页
This article proposes an innovative strategy to the problem of non-linear estimation of states for electrical machine systems. This method allows the estimation of variables that are difficult to access or that are si... This article proposes an innovative strategy to the problem of non-linear estimation of states for electrical machine systems. This method allows the estimation of variables that are difficult to access or that are simply impossible to measure. Thus, as compared with a full-order sliding mode observer, in order to reduce the execution time of the estimation, a reduced-order discrete-time Extended sliding mode observer is proposed for on-line estimation of rotor flux, speed and rotor resistance in an induction motor using a robust feedback linearization control. Simulations results on Matlab-Simulink environment for a 1.8 kW induction motor are presented to prove the effectiveness and high robustness of the proposed nonlinear control and observer against modeling uncertainty and measurement noise. 展开更多
关键词 Robust Nonlinear Control INDUCTION MOTOR Reduced-Order EXTENDED sliding mode observers PARAMETER ESTIMATION
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锂电SOC改进无迹卡尔曼滤波估算算法研究 被引量:4
10
作者 杨淇 孙桓五 张凤博 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第10期220-224,共5页
传统无迹卡尔曼滤波(UKF)算法在估算锂离子动力电池荷电状态(SOC)时,常会出现由于电池模型参数不准确和无法预先获取噪声统计特性而使得估算误差增大的问题。针对这些问题,这里提出一种改进的自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF):该算法通... 传统无迹卡尔曼滤波(UKF)算法在估算锂离子动力电池荷电状态(SOC)时,常会出现由于电池模型参数不准确和无法预先获取噪声统计特性而使得估算误差增大的问题。针对这些问题,这里提出一种改进的自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF):该算法通过扩充状态变量法来实现欧姆内阻在线更新,以此提高电池模型精度,并根据实时SOC估计值与真实值的误差,构造滑模观测器实现系统噪声和观测噪声的更新,降低未知噪声的干扰,最后通过不同温度下复杂工况实验,验证了新算法的估计精度和稳定性。 展开更多
关键词 荷电状态 改进的自适应无迹卡尔曼滤波 扩充状态变量法 欧姆内阻 滑模观测器
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基于改进型滑模观测器的高速无刷直流电机控制 被引量:3
11
作者 李杰 张海燕 +1 位作者 张笙瑞 金曦 《电力学报》 2018年第1期9-16,70,共9页
研究了高速无刷直流电机无位置传感器的控制方法;通过滑模状态观测器获知电机的反电势信号,估算电机的转速及换相信号。为了解决传统的滑模观测器在接近切换面时抖振过大,影响系统的性能的问题,研究将幂次趋近律结合到滑模观测切换函数... 研究了高速无刷直流电机无位置传感器的控制方法;通过滑模状态观测器获知电机的反电势信号,估算电机的转速及换相信号。为了解决传统的滑模观测器在接近切换面时抖振过大,影响系统的性能的问题,研究将幂次趋近律结合到滑模观测切换函数中,既可以增大趋近响应速度,又能减小了抖振。再利用李雅普诺夫函数作为稳定判据,推导出观测器的增益取值范围,以保证系统趋近运动时的动态品质。利用Matlab仿真软件进行仿真分析,并搭建了高速电机控制系统实验平台进行实验验证。仿真和实验结果表明改进后的滑模观测器在切换过程中抖振明显减小,提高了系统的鲁棒性和有效性。 展开更多
关键词 滑模观测 切换函数 幂次趋近律 李雅普诺夫函数
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基于滑模观测的无感风机负载中低速控制 被引量:2
12
作者 郑富强 韩强 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第2期102-104,共3页
为了解决风机负载无传感器控制在低速运行时转子位置观测困难问题,结合风机负载的特点,将被控电机在旋转同步坐标系中的阻抗矩阵对称变形。对风机负载通用驱动电机,即无刷直流电机在两相静止坐标系中重构对称阻抗矩阵数学模型。根据该... 为了解决风机负载无传感器控制在低速运行时转子位置观测困难问题,结合风机负载的特点,将被控电机在旋转同步坐标系中的阻抗矩阵对称变形。对风机负载通用驱动电机,即无刷直流电机在两相静止坐标系中重构对称阻抗矩阵数学模型。根据该数学模型在电机运行时扩展反电势同时与电机转速和定子电流微分值都具有相关性的特性,设计基于饱和函数的滑模观测器实现了电机中低速运行时转子角度和速度信息的观测。结合风机负载特性、控制系统和转子位置观测器进行系统仿真,并基于STM32F302C8T6芯片制作硬件驱动控制板,实验测试后对结果进行分析,验证了控制系统的可行性。 展开更多
关键词 风机类负载 无刷直流电机 无传感器 滑模观测器
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考虑压电传感片故障的柔性机械臂振动容错控制 被引量:1
13
作者 马天兵 杜菲 +1 位作者 钱星光 张建君 《北京邮电大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期43-49,共7页
针对柔性机械臂结构振动控制中可能出现的压电器件故障问题,以提高系统可靠性和稳定性为主要研究目标,提出了一种集小波神经网络与取代控制技术相结合的容错控制方法.首先设计了3种粘贴不同故障压电片的机械臂结构;然后采用小波包对各... 针对柔性机械臂结构振动控制中可能出现的压电器件故障问题,以提高系统可靠性和稳定性为主要研究目标,提出了一种集小波神经网络与取代控制技术相结合的容错控制方法.首先设计了3种粘贴不同故障压电片的机械臂结构;然后采用小波包对各种故障压电片进行特征提取,通过径向基函数网络进行特征识别;再根据故障类型,选用硬件取代控制或基于一种新型非线性滑模观测器的软件取代控制;最后通过NI CRIO平台进行的容错控制实验结果表明,传感器件故障诊断的置信度达到0.9,前两阶振动模态的抑制效果达到10 d B以上. 展开更多
关键词 压电片故障 柔性机械臂 振动 取代控制 滑模观测器
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基于二阶滑模观测器的连续系统故障估计 被引量:11
14
作者 胡正高 赵国荣 +1 位作者 黄婧丽 陈洁 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期2271-2276,共6页
针对传统的滑模观测器在实现故障估计时带来的抖振问题,设计基于super-twisting算法的二阶滑模观测器以稳定地估计出故障.针对以往利用几何或齐次性方法证明super-twisting算法稳定性过程繁琐的缺点,采用Lyapunov函数来证明稳定性.给出... 针对传统的滑模观测器在实现故障估计时带来的抖振问题,设计基于super-twisting算法的二阶滑模观测器以稳定地估计出故障.针对以往利用几何或齐次性方法证明super-twisting算法稳定性过程繁琐的缺点,采用Lyapunov函数来证明稳定性.给出的故障估计结果克服了传统的滑模观测器在估计故障时带来的时延或引进新参数等缺点.最后,将所提出的方法应用于某型飞控系统,结果表明了所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 二阶滑模观测器 super-twisting算法 故障估计 LYAPUNOV函数
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模糊滑模变结构控制在低压永磁同步电机中的应用 被引量:6
15
作者 周慧龙 张迁 +1 位作者 钟钦洪 胡勤丰 《微电机》 北大核心 2018年第8期44-48,共5页
由于滑模无位置传感器的永磁同步电机控制系统存在较大的抖动,为了削弱电机在稳态时的抖振以及改善电机的动态响应状况,针对一个低压永磁同步电机,结合模糊控制的方法,并使用锁相环方法来估算电机的转速,实现了电机的无位置控制方法的... 由于滑模无位置传感器的永磁同步电机控制系统存在较大的抖动,为了削弱电机在稳态时的抖振以及改善电机的动态响应状况,针对一个低压永磁同步电机,结合模糊控制的方法,并使用锁相环方法来估算电机的转速,实现了电机的无位置控制方法的优化。通过仿真和实验分析电机运行时的转速指标和位置误差,证明优化后的控制方法可以实现对低压永磁同步电机位置的有效估算。并且能够获得比单独采用滑模无位置控制方法更好的动态响应效果。 展开更多
关键词 滑模观测器 模糊算法 动态响应 稳态抖振 速度估计
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基于改进PLL的永磁同步电机ASMO无传感器控制 被引量:2
16
作者 孙旭霞 吴迪 +3 位作者 王若琪 贺思俊 韦明旸 崔伟杰 《电机与控制应用》 2023年第11期65-73,共9页
永磁同步电机无位置传感器控制采用传统滑模观测器法来获取转子位置,由于滑模抖振严重、估计反电势中含有低次谐波干扰及传统锁相环在电机反转时有位置误差等因素,影响转子位置估计精度。通过设计自适应滑模观测器和改进锁相环来解决上... 永磁同步电机无位置传感器控制采用传统滑模观测器法来获取转子位置,由于滑模抖振严重、估计反电势中含有低次谐波干扰及传统锁相环在电机反转时有位置误差等因素,影响转子位置估计精度。通过设计自适应滑模观测器和改进锁相环来解决上述问题。首先采用非奇异快速终端滑模面及改进指数趋近律来降低滑模抖振。其次对传统锁相环鉴相器进行改进并在环路滤波器中引入二阶广义积分器,不仅使电机正反转时能准确提取转子位置信息,还能滤除估计反电势中的低次谐波。仿真结果表明所设计的算法能减小滑模抖振、降低位置跟踪延迟时间及提高位置观测精度。 展开更多
关键词 永磁同步电机(PMSM) 非奇异快速终端滑模面 锁相环(PLL) 无传感器控制 自适应滑模观测器(ASMO)
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基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制的研究 被引量:1
17
作者 宋迎权 陈喆 《自动化应用》 2023年第5期85-89,共5页
负载转矩是指电动机所驱动的载荷所需的扭矩,在电磁计算中,因情况变化而发生变化。控制负载转矩,可以克服传统滑动模式控制器的抖动、响应速度缓慢、抗干扰性能差等缺点。同时,采用一种新的趋近律和观测器来实现滑动模式的速度控制。通... 负载转矩是指电动机所驱动的载荷所需的扭矩,在电磁计算中,因情况变化而发生变化。控制负载转矩,可以克服传统滑动模式控制器的抖动、响应速度缓慢、抗干扰性能差等缺点。同时,采用一种新的趋近律和观测器来实现滑动模式的速度控制。通过永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)的建模,深入研究了其理论基础,并深入探讨了其成因及抑制措施。提出了一种具有速度偏差和开关功能的趋近律,通过离散和数学推导,得到了该结构的开关频宽和逼近时间,并在此基础上推导出其在趋近性中的参数选取区间,以这种结构为基础,采用了一种新的趋近性控制方法,控制其滑模转速。 展开更多
关键词 负载转矩滑模观测 永磁同步电机 滑模控制
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PMLSM动子位置估算与校正策略研究
18
作者 党存禄 陈文德 《电机与控制应用》 2021年第10期14-19,共6页
由于无传感器技术无法直接得到永磁直线同步电机(PMLSM)动子绝对位置,目前的研究中主要是通过速度积分估算动子位置。但是速度是由无传感器技术估算的,与实际速度之间仍存在微小误差,随着电机连续运动,误差量不断积累,最终可能会导致估... 由于无传感器技术无法直接得到永磁直线同步电机(PMLSM)动子绝对位置,目前的研究中主要是通过速度积分估算动子位置。但是速度是由无传感器技术估算的,与实际速度之间仍存在微小误差,随着电机连续运动,误差量不断积累,最终可能会导致估算位置与实际位置之间的误差发散,甚至可能会使得基于无传感器控制的位置伺服系统崩溃。因此,提出一种全新的低成本、高精度位置校正策略,并进行了仿真验证,仿真结果表明该策略提高了位置估算结果的精度,并且消除了由偏差累积而导致无传感器位置伺服系统崩溃的风险。 展开更多
关键词 永磁直线同步电机 滑模观测器 动子位置估算 动子位置校正
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永磁同步电机双环滑模控制
19
作者 魏声泽 胡明茂 +1 位作者 彭兴 杨锋 《淮阴工学院学报》 CAS 2024年第5期8-15,90,共9页
永磁同步电机效率高、响应快等优点被广泛应用于生产制造业。因永磁同步电机传统控制方法中参数失配会导致电机控制性能下降,针对该问题,提出了一种永磁同步电机双环滑模控制策略。首先,分析和推导了参数失配过程中的电机数学模型。其次... 永磁同步电机效率高、响应快等优点被广泛应用于生产制造业。因永磁同步电机传统控制方法中参数失配会导致电机控制性能下降,针对该问题,提出了一种永磁同步电机双环滑模控制策略。首先,分析和推导了参数失配过程中的电机数学模型。其次,针对转速环设计滑模速度控制器;同时对电流环引入超局部模型,并设计了滑模扰动观测器,对未知部分准确观测,通过Lyapunov理论证明了滑模扰动观测器的稳定性。最后,与传统有限集模型预测控制的仿真结果对比,所提出的控制策略能进一步提高永磁同步电机参数失配时的抗干扰性,从而提升系统鲁棒性。 展开更多
关键词 滑模控制 永磁同步电机 超局部模型 滑模扰动观测器
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