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题名	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
答辩日期	2017
导师	李炜
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
学位名称	硕士
英文摘要	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。
语种	中文
页码	67
URL标识	查看原文
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92759]
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	王可宏. 基于ESO与逆系统的非线性系统故障调节方法研究[D]. 2017.

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