论文摘要
随着现代科技的发展,工业设备日趋复杂,自动化程度也越来越高,我国发展中的数万吨级模锻装备、航天运载工程以及新一代高效节能冶金流程装备,都包含有液压巨系统,其具高压大流量、控制系统庞大复杂等特性,这类系统一旦出现事故则可能会造成人员和财产的巨大损失,因此,切实保障液压巨系统运行时的可靠性、安全性,具有十分重要的意义。液压巨系统的结构复杂,可能存在着时变参数以及因外界干扰引起的不确定性,使得系统的动态特性非常的复杂,一般情况下很难建立系统的精确模型,所以不能采用传统基于模型的方法来设计控制器。本文以液压巨系统关键回路中应用的电液伺服控制系统为控制对象,分析其故障特点,对模糊神经网络控制策略的应用进行了深入的探索。构建模糊神经网络作为在线的控制辨识器,以能动态的跟踪系统的模型变化状况,在此基础上利用PID自适应控制策略设计控制器,补偿系统非线性和不确定性对系统造成的损失。本文并不是简单的利用神经网络的非线性逼近能力,而且综合了模糊控制技术的模糊化接口、去模糊化接口等,实现知识库的构建,并且避免了神经网络的“黑箱”工作模式,实现系统的智能容错控制。传统的容错控制方法在液压巨系统中的应用还存在着一定的局限性,所以本文提出了一种新型的液压容错控制方法,即“流体故障知识岛”方法。不同于传统的硬容错控制方法,“流体故障知识岛”对控制器进行结构上的创新,设计先导级信息感知单元,能感知系统的流体信息并进行逻辑处理,将结果直接用于推动主功率级的避障控制,在此基础上实现具有“安全模式”的液压容错控制单元。该方法的应用可以解决液压巨系统的整体容错问题,并且能最大限度的简化液压系统结构。本文的目的旨在将前沿的容错控制理论应用到液压巨系统的设计实践中,以提高其可靠性,避免因微小可靠故障停机而造成设备损坏,或因突发事故引起停机检修等各种经济损失,因此,本文的容错控制研究有着较为重要的现实意义。
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中文摘要英文摘要1 绪论1.1 课题背景及意义1.2 容错控制技术的概述1.3 国内外容错控制技术研究现状1.4 本文提出的研究内容与章节安排2 液压巨系统容错控制方案研究2.1 液压巨系统特性对控制性能的影响分析2.2 液压巨系统容错控制方案的要求2.3 常用容错控制方法研究2.3.1 被动容错控制方法2.3.2 主动容错控制方法2.4 “液压故障知识岛”容错控制方法2.5 液压巨系统的容错控制方案设计2.5.1 容错控制方案的可行性分析2.5.2 液压巨系统容错控制方案的实现2.6 本章内容小结3 液压巨系统关键回路容错控制策略设计3.1 电液伺服控制系统概述3.1.1 电液伺服系统故障分析3.2 电液伺服控制系统容错控制策略设计3.3 电液伺服控制系统容错控制辨识器设计3.3.1 神经网络控制的基本原理3.3.2 BP 神经网络的结构3.3.3 模糊神经网络的辨识方式3.3.4 样本数据的获取与处理3.3.5 神经网络训练过程3.3.6 构建神经网络模型的关键问题3.3.7 模糊神经网络训练结果3.4 电液伺服控制系统智能控制器设计3.4.1 常规PID 控制器工作原理3.4.2 PID 控制器参数的确定3.5 本章内容小结4 “液压故障知识岛”容错控制方法研究4.1 “流体故障知识岛”方法简介4.2 “流体故障知识岛”方法研究目标4.3 “流体故障知识岛”方法具体研究内容4.4 液压巨系统故障建模4.5 系统故障新型表达方式研究4.6 液压巨系统容错控制单元设计4.6.1 压力容错控制单元4.6.2 流量控制单元4.7 “容错故障知识岛”方法应用研究4.7.1 信息表达与容错控制原理4.7.2 系统调压特性分析4.8 本章小结5 结论与展望致谢参考文献附录
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