网络控制系统H∞指数稳定容错控制器的设计

随着网络控制系统的广泛应用,容错控制问题也成为了大家研究的重点,尽管网络控制系统的容错控制方法很多,但是还有一些方法被忽略,为了更好的实现容错控制,提出一种设计,针对一类时延网络控制系统(NCS),在执行器出现故障为乘性故障情况下,对系统建立离散形式的数学模型,运用离散系统的有界实引理,设计此系统的H∞指数稳定容错控制器。最终通过LMI工具箱求出状态反馈矩阵,获得设计的容错控制器。数据示例证明了此控制器符合设计要求,并且能够实现容错控制。     

一类多时滞混沌系统的主从容错同步

研究了一类多时滞混沌系统的主从容错同步问题.所设计的同步方法无论混沌系统中是否有故障发生,都可以使混沌主从同步误差系统全局渐近稳定并且满足给定的性能指标.容错同步方法的控制器包含两个部分:状态反馈控制器和故障补偿器.控制器的存在条件是时滞依赖的并可以通过线性矩阵不等式的方法进行求解.最后通过仿真验证了设计方法的有效性.     

一种压力传感器单故障实时诊断方法研究

研究对象为容式变极距型液位压力传感器。分析了传感器测量电路的工作原理与特性。故障诊断首先用压力变化率判断测量电路故障存在性;再得到额定输入信号下电路电桥输出信号和运算放大器输出这两个检测信号的表达式,各表达式均以电路相关元件为自变量。因不同元件发生数值漂移故障时,对检测信号的影响趋势各不相同,使得精确到元件的故障定位得以实现;确定故障位置后将正常元件值代入检测信号表达式联立方程组求解,以实现精确到元件的故障定值。仿真显示该故障诊断方法所求得故障值非常接近真实故障值。     

多传感器采样系统的分布式容错估计

研究了多传感器采样系统在发生一类典型故障情况下的分布式融合估计问题;首先,针对局部传感器,利用Kalman滤波获得的新息进行故障检测;然后在最小方差意义下发展了传感器故障在线递归估计方案;进一步将所获得的估计结果对故障传感器的测量值进行重构,并应用射影定理建立了局部传感器容错更新算法;最后基于线性最小方差融合原则给出了多传感器采样系统的分布式容错估计方案;相比于已有融合估计方法,所提方案不仅能及时检测传感器故障,并且能进一步充分利用故障传感器信息来提高估计精度;数值仿真验证了方法的有效性和优越性。     

一种IAE指标触发的继电反馈PID参数自校正方法

针对实际工业过程中固定PID参数不能适应系统特征变化的问题,提出了一种在线控制器参数自动校正方法。首先,以内模控制为基础,由系统工作数据估计得到设定值阶跃变化下系统可获得的最优累积绝对误差值(IAE),并以此建立评价当前控制器优劣的性能指标。若性能不满足要求,则触发PID参数校正算法工作,通过引入继电反馈环节使控制回路振荡,获得控制系统临界信息,再根据改进的Z-N规则计算新的PID控制器参数。最后,分别用仿真和实际液位控制系统验证所提方法的有效性。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机混沌系统自适应滑模控制

针对部分状态不可测的永磁同步电机混沌系统, 结合自适应滑模控制和扩张状态观测器理论, 提出一种基于扩张状态观测器的永磁同步电机自适应混沌控制方法, 取消了系统所有状态完全可测的限制. 通过坐标变换, 将永磁同步电机混沌模型变为更适宜控制器设计的Brunovsky标准形式. 在系统部分状态和非线性不确定项上界均未知的情况下, 基于扩张状态观测器估计系统未知状态及不确定项, 并设计自适应滑模控制器, 保证系统状态快速稳定收敛至零点. 仿真结果表明, 该控制器能够改善滑模控制的抖振问题以及提高系统鲁棒性. 关键词： 永磁同步电机 混沌控制 扩张状态观测器 自适应滑模     

基于PID的流量调节阀的设计

针对流量控制,设计了一种结构简单、控制方便、精度高的基于PID的流量调节阀。流量调节阀主要由手动平衡阀、流量传感器、步进电机和控制器四部分组成,控制器采用PID算法控制步进电机。检测步进电机电流的大小不仅能确定手动平衡阀是否到达了极限调节值,也可以防止过电流损坏电机。实验测试中,用PC机对输出流量值进行设定和对流量调节阀的控制效果进行分析。通过反复试验,证明了输出的流量值能准确快速的跟随设定值的变化而变化。研究表明,基于PID的流量调节阀能实现高精度的流量控制。     

一种性能优良的液位检测电路

一种性能优良的液位检测电路王力虎（广西师范大学物理与电子科学系桂林５４１００１）液位检测被广泛用于自动控制，其所使用电子控制的主要方法有两种：液位传感器检测法和液位探针检测法。液位传感器检测法一般是通过压力传感变送，它可以精确地测出当前的液位值，广泛...     

基于遗传算法的统一混沌系统比例-积分-微分神经网络解耦控制研究

提出了采用改进的遗传算法优化比例-积分-微分(PID)神经网络解耦控制器的连接权值，从而实现PID控制器参数的优化及非线性多变量系统的解耦控制. 改进的遗传算法优于基本遗传算法，它使寻优过程中的计算量减少，计算效率提高，收敛速度加快. 将优化后的PID神经网络解耦控制器应用于统一混沌系统的控制中，仿真实验收到良好的控制效果，证明了PID控制器应用于统一混沌系统控制的有效性. 关键词： 混沌系统 遗传算法 比例-积分-微分 神经网络     

PID数字控制器多指标优化模拟设计方法研究

建立PID数字控制器多指标统一优化模拟设计方法;用SIMULINK仿真研究数字PID控制对模拟PID控制的复现能力和PID计算机控制系统的阶跃响应,用MATLAB仿真筛选PID参数的优化组合值;提出并建立了一种新的PID数字控制器多指标优化模拟设计方法,包括:PID初值确定方法、模拟PID优化参数MATLAB筛选方案和软件流程图、模拟PID参数转换数字PID参数的方法、SIMULINK仿真验证设计结果的有效性的方法等;研究表明,该方法可用于1～5ms采样周期的PID数字控制器多指标优化模拟设计,且能独立使用、无需PID经验数据和其它设计/整定方法;提供了4个代表性的实例设计,验证了该方法的有效性。     

基于SOPC的微小型无人机容错飞行控制平台设计

针对微小型无人机的高可靠性和微型化要求,将可编程片上系统(SOPC)技术和容错技术相结合,设计出一套双余度容错飞行控制平台。从容错方案的选取到硬件和软件的实现给出了具体实施方案,并对同步技术、故障诊断与定位、动态重构与隔离等关键技术进行了研究。经过仿真验证和试验表明,该方案设计合理,系统平台不仅可以实现无人机飞行控制的基本功能,而且具有很高的集成度和灵活性,并且满足一次故障安全。     

基于模糊PID的海洋立管疲劳试验装置控制系统设计

海洋立管作为海洋油气开发的关键设备,在运行期间面临疲劳失效的风险,需要对立管进行疲劳试验。针对海洋立管共振弯曲疲劳试验法,提出基于 S7-300 PLC实现海洋立管共振弯曲疲劳试验装置控制系统的设计思想。采用黄金分割法,寻找确定试件共振频率点;同时,为保障系统能够在该共振频率点稳定运行,采用S7-300 PLC作为核心控制器,结合参数自调节模糊PID控制算法,设计完成疲劳试验装置中转速模糊PID控制器,实现对系统转速的精确控制,使得海洋立管疲劳试验装置控制系统在具有PLC控制灵活、可靠性高等特点的同时,大大提高了其自动化程度。     

PD-Based Optimal ADRC with Improved Linear Extended State Observer

Taking dead-zone nonlinearlity and external disturbances into account, an active disturbance rejection optimal controller based on a proportional-derivative (PD) control law is proposed by connecting the proportional-integral-derivative (PID) control, the active disturbance rejection control (ADRC) and particle swarm optimization (PSO), with the purpose of providing an efficient and practical technology, and improving the dynamic and steady-state control performances. Firstly, in order to eliminate the negative effects of the dead-zone, a class of 2-order typical single-input single-out system model is established after compensating the dead-zone. Following that, PD control law is introduced to replace the state error feedback control law in ADRC to simplify the control design. By analyzing the characteristics of the traditional linear extended state observer, an improved linear extended state observer is designed, with the purpose of improving the estimation performance of disturbances. Moreover, employing PSO with a designed objective function to optimize parameters of controller to improve control performance. Finally, ten comparative experiments are carried out to verify the effectiveness and superiority of the proposed controller.     

A nonlinear controller design for permanent magnet motors using a synchronization-based technique inspired from the Lorenz system

The dynamic behavior of a permanent magnet synchronous machine (PMSM) is analyzed. Nominal and special operating conditions are explored to show that the PMSM can experience chaos. A nonlinear controller is introduced to control these unwanted chaotic oscillations and to bring the PMSM to a stable steady state. The designed controller uses a pole-placement approach to force the closed-loop system to follow the performance of a simple first-order linear system with zero steady-state error to a desired set point. The similarity between the mathematical model of the PMSM and the famous chaotic Lorenz system is utilized to design a synchronization-based state observer using only the angular speed for feedback. Simulation results verify the effectiveness of the proposed controller in eliminating the chaotic oscillations while using a single feedback signal. The superiority of the proposed controller is further demonstrated by comparing it with a conventional PID controller. Finally, a laboratory-based experiment was conducted using the MCK2812 C Pro-MS(BL) motion control kit to confirm the theoretical results and to verify both the causality and versatility of the proposed controller.     

Fault-tolerant topology in the wireless sensor networks for energy depletion and random failure

Nodes in the wireless sensor networks(WSNs) are prone to failure due to energy depletion and poor environment,which could have a negative impact on the normal operation of the network. In order to solve this problem, in this paper, we build a fault-tolerant topology which can effectively tolerate energy depletion and random failure. Firstly, a comprehensive failure model about energy depletion and random failure is established. Then an improved evolution model is presented to generate a fault-tolerant topology, and the degree distribution of the topology can be adjusted. Finally, the relation between the degree distribution and the topological fault tolerance is analyzed, and the optimal value of evolution model parameter is obtained. Then the target fault-tolerant topology which can effectively tolerate energy depletion and random failure is obtained. The performances of the new fault tolerant topology are verified by simulation experiments. The results show that the new fault tolerant topology effectively prolongs the network lifetime and has strong fault tolerance.     

基于固态功率控制器的器载配电器的BIT设计技术研究[BT)]

航空航天飞行器发展迅速,用电设备数量增多,飞行任务复杂性增大,对飞行器配电系统的智能程度以及可靠性提出更高要求。配电器是配电系统的核心设备,为飞行器所有用电负载设备分配电能,其性能的优劣直接影响到飞行任务的成败,BIT（Built-In Test）技术是一种能够显著改善系统或设备测试性能和诊断能力的重要手段。研究了以固态功率控制器为核心器件的配电系统总体方案,对固态功率控制器的故障模式与测试方法进行了分析,给出了测试点设计和优选方法,通过故障诊断能力计算结果表明BIT设计技术可提高配电系统的可靠性和智能化程度。     

Fractional-Order Active Disturbance Rejection Control with Fuzzy Self-Tuning for Precision Stabilized Platform

In this paper, a novel fractional-order active disturbance rejection control with fuzzy self-tuning method (FSFOADRC) is proposed for photoelectric tracking system (PTS). Firstly, aiming at the internal uncertainty of PTS and external disturbance, a fraction-order extended state observer (FOESO) is designed, and the FOESO can transform the plant into a simple form, which greatly simplifies the mathematical model. Secondly, a fuzzy regulator is applied to the proportion–differentiation controller (PD), increasing the flexibility and adaptivity of the controller. In addition, the stability of the whole control system can be guaranteed. Eventually, numerical comparative simulations are implemented to verify the feasibility and superiority of the proposed method. Compared with the integral-order active disturbance rejection control (IOADRC), fractional-order active disturbance rejection control (FOADRC) without the fuzzy regulator and proportion–integration–differentiation (PID) controller, the proposed method performs better with faster response, smaller overshoot, and stronger disturbance suppression capability.     

基于单片机的温度控制系统的设计

针对单片机温度控制系统采用传统控制方法容易出现响应速度慢、振荡剧烈、控制精度低等问题,对单片机温度控制系统的硬件电路、控制精度、控制算法等方面进行了设计研究。基于以AT89C51单片机为核心运用DS18B20温度传感器的温度控制系统,提出了变论域模糊PID控制算法,将变论域模糊控制和PID控制相结合,结合生猪猪舍温度控制系统对传统PID控制算法以及变论域模糊PID控制进行对比分析。实验结果表明,设计的温度控制系统采用了变论域模糊PID控制算法,提高了控制精度,加快了系统的响应速度,从而增强了温度控制系统的实用性,产生了重要的实际工程意义。     

基于小波和神经网络的风机故障诊断系统设计

本文在LabVIEW平台下,设计了一种基于小波和神经网络的风机故障在线诊断系统。以风机产生的噪声为诊断依据,用噪声信号的功率谱重心、A声级、小波分解后相关频段的能量构成故障诊断的特征向量,以BP网络作为故障的智能分类器,建立起智能诊断系统。实验结果表明,采用小波和神经网络相融合的诊断与识别技术,是提取风机故障特征,进行状态识别的一种有效方法。所设计系统有较强的学习能力和容错能力。诊断结果比较可靠、准确。