项目名称: 大功率永磁同步牵引驱动系统容错控制方法

项目编号: No.61473117

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 何静

作者单位: 湖南工业大学

项目金额: 81万元

中文摘要: 本项目以大功率永磁同步牵引驱动系统为研究对象,研究其在故障情况下的容错控制技术,以达到牵引系统高可靠性和安全运行的目标。首先,研究基于噪声与扰动机理分析的状态空间模型,以及基于数据深度的失磁故障模型建立方法,利用数据模型的引入,提升信息不完备解析模型的系统描述能力,实现复杂环境下永磁牵引系统的集成建模。然后,研究基于输入-状态稳定的强鲁棒滑模控制器设计方法,利用其作为基础控制器,在发生故障后,控制律进行重构的过程中保证系统动态性能稳定。研究基于离散映射的滑模面高频运动轨迹分析方法,为反映电机低速牵引特性畸变对牵引驱动系统控制性能的影响,实现系统全速段鲁棒控制提供理论工具。最后,研究基于解析模型的多模式、多部位故障特征提取及控制律在线重构方法,以及基于数据模型的失磁故障变点识别在线检测及容错控制方法,实现系统鲁棒容错控制。以期形成有效和可供工程应用的永磁同步牵引电机的容错控制方法。

中文关键词: 故障诊断;容错控制;鲁棒性;滑模控制;永磁同步电机

英文摘要: In this project, the high power permanent magnet synchronous traction driving system is taken as the research subject and the fault tolerant control technology under the fault condition is studied to reach high reliability and operation safety of the driving system. Firstly, the noise and disturbance analysis-based state space model and the data depth-based method of demagnetization fault model establishment are studied. By introducing the data model, the systematic descriptive capability of the incomplete information analytical model is improved and the integrated modeling of permanent magnet driving system under complicated condition is realized. Secondly, the input-to-state stability-based robust sliding mode controller design method is studied. By using such controller as the fundamental controller, the stability of the dynamic performance of the system is kept during the reconstruction of the control law after the fault. The discrete mapping-based analytical method of the high frequency trajectory of sliding surface is studied to provide the theoretical tools for reflecting the impact of the low-speed traction characteristic distortion of the motor on the control performance of the traction driving system and realizing the robust control of the system within the full speed range. Finally, the analytical model-based multi-mode and multi-position fault features extraction method and the online reconstruction method of control law as well as the data model-based online detection and fault tolerant control method of the demagnetization fault point identification are studied to achieve the system robust fault tolerant control. The effective and practical fault tolerant control method of permanent magnet synchronous traction motor is expected.

英文关键词: Fault diagnosis;Fault tolerant control;Robustness;Sliding mode control;Permanent Magnet Synchronous Motor

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