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基于变增益ESO与逆系统方法的非线性系统故障调节

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北京工业大学学报 2017年第5期43卷 736-744页

作者：李炜王可宏兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州730050

为了对一类非线性系统执行器时变故障进行有效诊断,研究了一种基于变增益扩张状态观测器的逆系统故障调节方法.首先,通过一种时变增益的设计方法,来改进传统的恒增益扩张状态观测器,有效消除了在状态及故障估计初始阶段的"峰值"问题;其... 详细信息

为了对一类非线性系统执行器时变故障进行有效诊断,研究了一种基于变增益扩张状态观测器的逆系统故障调节方法.首先,通过一种时变增益的设计方法,来改进传统的恒增益扩张状态观测器,有效消除了在状态及故障估计初始阶段的"峰值"问题;其次,在依据故障估计值对原系统进行补偿调节的基础上,借助于逆系统的引入,对原非线性系统线性化,在使系统能对故障容错的同时,确保了系统无论故障发生与否的不变伪线性特性,进而又为其设计了鲁棒保性能控制,从而以不变的控制器使得系统始终具有了良好的性能及对逆建模误差的鲁棒性;最后,仿真算例对比验证了该方法的有效性.

关键词：时变增益扩张状态观测器逆系统方法非线性系统鲁棒保性能控制

基于ESO与逆系统的非线性系统故障调节方法研究

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基于ESO与逆系统的非线性系统故障调节方法研究

作者：王可宏兰州理工大学

学位级别：硕士

随着当代科技的迅猛发展,实际工程中的各种控制系统变得日趋复杂,其规模变得越来越庞大,系统本身也表现出更强的非线性。一旦系统发生故障,轻则其影响性能,重则导致整个系统瘫痪,出现灾害性事故。因此,对非线性系统安全性与可靠性的研... 详细信息

随着当代科技的迅猛发展,实际工程中的各种控制系统变得日趋复杂,其规模变得越来越庞大,系统本身也表现出更强的非线性。一旦系统发生故障,轻则其影响性能,重则导致整个系统瘫痪,出现灾害性事故。因此,对非线性系统安全性与可靠性的研究变得尤为迫切。鉴于此,考虑实际系统中存在的非线性、执行器易发生故障以及外部扰动等因素,本文针对一类具有执行器定值和时变故障的非线性系统,提出了变增益扩张状态观测器(extended state observer,ESO)、新的基于扩张状态观测器的扩张状态滤波器(new extended state filter based on extended state observer,NESF-ESO)、新型ESF(extended state filter,ESF)三种方法;并结合逆系统理论进行了故障调节的研究;最后采用力学、物理学和电子学研究中的经典数学模型Van Der Pol振荡器进行了相应仿真实验研究,具体内容包括:1)基于变增益ESO与逆系统结合的连续系统故障调节方法研究针对一类非线性系统执行器时变故障的容错问题,研究了一种基于变增益扩张状态观测器的逆系统故障调节方法。该方法首先通过设计一种时变增益,来改进传统的恒增益扩张状态观测器;其次,在依据故障估计值对原系统进行补偿调节的基础上,借助于逆系统的引入,对原非线性系统线性化;进而又为其设计了鲁棒保性能控制;最后,采用典型非线性系统Van Der Pol振荡器,分别在发生恒值和时变故障情形下进行了仿真研究,验证了所提方法的有效性与优越性。2)基于NESF-ESO与逆系统结合的离散系统故障调节方法研究针对传统非线性系统故障诊断方法中存在的线性化误差、滤波发散等问题,首先构造出一种可用于故障诊断的扩张状态滤波器,并在此基础上推证出了增广系统渐近稳定的充分条件,并借助于原系统中已知的非线性动态进行故障的分离;其次,依据分离出的故障估计值对原系统进行补偿调节,再辅之以逆系统方法,对原非线性系统进行线性化;进而考虑逆建模误差的存在,设计了离散时间下的鲁棒保性能控制器;最后,通过仿真实验对比验证了该方法的有效性与优越性。3)基于新型ESF与逆系统结合的离散系统故障调节方法研究针对传统滤波算法ESF效果一般的问题,研究了一种新型ESF对含噪离散非线性系统故障滤波及调节方法。首先借鉴扩张状态滤波器思想,设计一种新型的ESF,采用递归学习方法来提高对含噪系统的状态及故障估计的准确性;其次,利用新型ESF滤波后的故障估计值作为故障调节项,并结合离散逆系统控制算法,对原非线性系统进行线性化;进而考虑逆系统控制方法未形成闭环以及存在逆建模误差的不足,设计了一种离散时间下的鲁棒保性能控制器;最后,仍采用经典非线性数学模型Van Der Pol振荡器对其进行有效性验证。

关键词：非线性系统扩张状态观测器故障调节逆系统安全性

景区道路照明设计和太阳能智慧多功能杆的应用探讨

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建筑电气 2023年第4期42卷 28-32页

作者：王正龙王可宏杨彬甘肃省建设设计咨询集团有限公司兰州市730050 中国市政工程西北设计研究院有限公司兰州市730099

阐述景区道路照明设计方案。针对景区施工周期长、布线难度大、景区范围大、传统能耗高的问题,探讨景区集成视频安防监控、应急广播、无线WiFi等功能太阳能智慧多功能杆的设计应用,并对太阳能智慧多功能杆的优势进行阐述。

关键词：景区道路照明太阳能智慧多功能杆视频安防监控应急广播无线WiFi 远程集中控制

基于新型ESF的一类非线性系统故障滤波方法

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山东大学学报（工学版） 2017年第5期47卷 7-14页

作者：李炜王可宏曹慧超兰州理工大学电气工程与信息工程学院甘肃兰州730050 甘肃省工业过程先进控制重点实验室甘肃兰州730050

针对传统非线性系统故障诊断方法中存在的线性化误差、滤波发散等问题,对一类含有测量噪声及执行器时变故障的非线性系统研究一类新的故障诊断方法。通过将系统的非线性动态及故障扩张为一新的状态,构造一种可用于故障诊断的扩张状态滤... 详细信息

针对传统非线性系统故障诊断方法中存在的线性化误差、滤波发散等问题,对一类含有测量噪声及执行器时变故障的非线性系统研究一类新的故障诊断方法。通过将系统的非线性动态及故障扩张为一新的状态,构造一种可用于故障诊断的扩张状态滤波器,并在此基础上推证出增广系统渐进稳定的充分条件,给出具有鲁棒H∞性能的故障诊断滤波器设计方法,同时借助于原系统中已知的非线性动态,对滤波后的新扩张状态进行故障分离,实现对故障的滤波及诊断。用该方法对具有测量噪声的典型非线性系统Van der pol振荡器,在分别发生恒值和时变故障情形下进行仿真研究。结果表明,所提方法能较好地解决含噪非线性系统的滤波及故障诊断问题。

关键词：扩张状态滤波器故障诊断故障分离测量噪声非线性系统

基于自抗扰的多电机转速同步系统传感器故障切换容错策略

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山东大学学报（工学版） 2017年第5期47卷 64-70页

作者：毛海杰李炜王可宏冯小林兰州理工大学电气工程与信息工程学院甘肃兰州730050 甘肃省工业过程先进控制重点实验室甘肃兰州730050

以多电机转速同步系统为对象,针对实际负载不确定及未知干扰对系统的影响,在速度外环采用自抗扰控制技术(ADRC),以提升同步控制性能;基于无速度传感器矢量控制原理,在电流内环采用扩张状态观测器(ESO),通过对含有转速的扩张状态的观测,... 详细信息

以多电机转速同步系统为对象,针对实际负载不确定及未知干扰对系统的影响,在速度外环采用自抗扰控制技术(ADRC),以提升同步控制性能;基于无速度传感器矢量控制原理,在电流内环采用扩张状态观测器(ESO),通过对含有转速的扩张状态的观测,进而实现对转速的估计;针对转速传感器的故障,对ESO估计转速与实际转速的残差进行分析,进而进行故障诊断;为保证故障系统安全平稳运行,在由实测转速向估计转速切换时,通过设计具有故障诊断可靠性评价的自适应柔性切换策略,保证了切换时的平滑过渡。仿真试验验证了所提方法的有效性。

关键词：传感器故障诊断容错控制自抗扰控制多电机同步控制