基于matlab的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析帶開題報告.zip

基于matlab的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析帶開題報告.zip,基于,matlab,伺服,位置,控制,系統(tǒng)分析,開題,報告 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 附錄 1：外文翻譯 用雙聯(lián)閥系統(tǒng)對電液伺服軸進行容錯控制 Beck, Mark? Schwung, Andreas? ? Muenchhof, Marco? ? ? Isermann, Rolf 摘要：介紹了一種雙電磁閥系統(tǒng)電液伺服軸的故障檢測，故障診斷和主動容錯控制。故障檢測基于奇偶方程。半物理模型允許檢測液壓系統(tǒng)中的小故障。測試臺上使用的故障診斷是基于模糊邏輯的。為了容許失效的液壓比例閥，應(yīng)用了由標準直接驅(qū)動比例閥構(gòu)成的雙重閥系統(tǒng)。故障管理模塊允許監(jiān)控液壓伺服軸，并決定控制回路的重新配置和故障容納。用于重新配置的內(nèi)部模型控制（IMC）跟蹤控制結(jié)構(gòu)允許控制器之間的無擾動傳輸。實驗結(jié)果表明該方法的工業(yè)適用性。 關(guān)鍵詞：故障檢測，故障診斷，故障容錯，故障調(diào)節(jié)，電液伺服軸，雙聯(lián)閥系統(tǒng)， 主動容錯控制，重構(gòu)，勿擾切換。 1.介紹 電液伺服軸的可靠性和安全性不僅與飛機等安全相關(guān)，而且在常見的工業(yè)液壓系統(tǒng)中也非常重要（考慮 Mu¨nchhof 等人[2009]）。系統(tǒng)停機、維修時間或損壞責(zé)任造成的成本超過了監(jiān)督模塊和冗余組件的成本。如果系統(tǒng)中存在冗余組件，則可以應(yīng)用不同類型的冗余概念。在試驗臺上的理論研究和測量表明雙工閥系統(tǒng)的最佳運行模式是作為具有熱備用的動態(tài)冗余系統(tǒng)的操作（考慮 Beck [2010]）。在這種情況下，每個閥門都必須受到故障檢測和隔離（FDI）模塊的監(jiān)督（見 Blanke 等人[2006]）。 在無故障運行中，兩個閥應(yīng)該是有效的。這種操作模式的優(yōu)點是避免了閥門的堵塞以及兩個閥門永久監(jiān)督的可能性。如果任何一個閥門發(fā)生嚴重故障并由 FDI 模塊檢測到故障閥的閥芯必須移動到中位。為了達到中立的地位，存在被動和主動的方式。被動的方式是簡單地關(guān)閉電磁鐵的功率電子裝置，使得對中彈簧將閥芯推到中間位置。主動方式是將故障閥的參考值設(shè)置為零。兩個電磁鐵將閥芯推到中位。只有在閥芯位置控制回路仍在工作的情況下，才能使用主動方式。否則只有被動的方式是適用的。如果閥芯移動到中間位置，閥門的級聯(lián)位置控制回路（詳細信息請參見 Beck 等人[2009]）應(yīng)該關(guān)閉。 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 圖 1 雙工閥系統(tǒng)的試驗臺示意圖 疊加活塞位置控制回路應(yīng)設(shè)計為允許任何閥門故障的容錯功能?；旧?，存在兩種不同的方法來實現(xiàn)容錯（參見 Patton [1997]），即被動和主動容錯控制（FTC）。在第一種情況下，控制器的設(shè)計是在不適應(yīng)控制器參數(shù)的情況下處理故障的。通常使用魯棒控制理論的方法。實現(xiàn)容錯控制回路的第二種方法是主動容錯控制。在檢測和隔離故障后，對驅(qū)動和測量變量進行修改（故障調(diào)節(jié)）或重新配置控制回路（控制重新配置）。本文的重點是一個冗余的雙閥系統(tǒng)的電液伺服軸控制重構(gòu)，特別是在控制器之間的無擾切換。 論文的結(jié)構(gòu)如下。第 2 節(jié)提出了基于過程模型的奇偶校驗方程在電液伺服軸早期故 障檢測中的應(yīng)用。在 2.2 節(jié)中所觀察到的癥狀通過模糊邏輯診斷系統(tǒng)進行評估。第 3 節(jié)中用雙閥系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)的故障調(diào)節(jié)和重新配置。在本節(jié)中重點是對 IMC 跟蹤控制結(jié)構(gòu)允許控制器之間的無擾切換。在第 4 節(jié)中，將此方法應(yīng)用于雙閥系統(tǒng)的電液伺服軸（見圖 1）。測試平臺上的驗證指出了該方法的工業(yè)適用性。 2 故障檢測與診斷 如果雙閥系統(tǒng)作為一個動態(tài)冗余系統(tǒng)運行，則電液系統(tǒng)故障檢測與診斷非常重要。由于備用閥被激活/停用依賴于系統(tǒng)的狀態(tài)（如無故障運行或退化的操作），電液系統(tǒng)必須由故障檢測和隔離（FDI）監(jiān)督模塊（見圖 2）。理論性研究和測量電液伺服軸（見Mu¨nchhof[2006],Beck[2010]）表明，奇偶方程（基于半物理模型）和物理參數(shù)的估計 （見 Isermann[2006]）允許小故障的早期和可靠的檢測。診斷系統(tǒng)（見圖 3）是基于推理方法。靜態(tài)模糊邏輯診斷系統(tǒng)允許在線診斷檢測到的故障并實時在快速控制原型系統(tǒng) （dSPACE-系統(tǒng)）上運行。 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 圖 2 容錯控制回路（參見 Beck[2010]） 2.1 基于過程模型的故障檢測 在本節(jié)中介紹了基于過程模型的直接驅(qū)動四端口三通比例閥（制造商：力士樂，典型：4WRE 閥）和液壓缸的故障檢測。圖 3 顯示了三個故障檢測模塊和故障診斷模塊， 可以監(jiān)視電液系統(tǒng)。在試驗臺上的理論研究和測量（見 Beck [2010]）已經(jīng)表明，基于過程模型的故障檢測特別適用于檢測比例閥中的小故障。 盡管 Beck 等人提出了基于模型的故障檢測。[2009]已被開發(fā)用于直接驅(qū)動比例閥，該方法也可以應(yīng)用于許多其他電磁致動器。 直接驅(qū)動比例閥是機電系統(tǒng)的典型例子（參見 Isermann[2005]）。直動比例閥的滑閥由兩個直流電磁鐵驅(qū)動。這種電磁致動器包含不同的能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)。首先，供給致動器的電能被轉(zhuǎn)換成磁能，然后被轉(zhuǎn)換成機械能。由線性可變差動變壓器測量的閥芯位置由級聯(lián)位置控制器控制，影響比例閥四個控制邊緣上的體積流量。故障會影響電磁轉(zhuǎn)換以及磁機械轉(zhuǎn)換。為了檢測閉合的閥芯控制回路中的故障，實現(xiàn)了 Isermann [2006]中描述的基于模型的閉環(huán)故障檢測。因此，在 Beck 等人提出的[2009]模型既涵蓋了電磁能， 也涵蓋了磁-機械能轉(zhuǎn)換。對于直流電磁鐵的電磁部分的兩個隔離的奇偶校驗方程和閥門磁力機械部分的一個奇偶方程，允許檢測閉環(huán)操作中的小故障。有關(guān)平價方程的詳細信息，請參閱 Beck 等人[2009]。 用于構(gòu)建容錯閥系統(tǒng)的整個雙聯(lián)閥系統(tǒng)由兩個平行安裝的標準液壓比例閥組成（見圖 1）。因此，雙聯(lián)閥系統(tǒng)的閥門可以單獨控制?？梢允褂?Beck 等人提供的兩種故障檢測模塊監(jiān)視液壓閥[2009]。 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 圖 3 控制過程的故障檢測和診斷模塊 不僅是閥門，還有液壓缸都應(yīng)由 FDI 模塊監(jiān)督（見 Mu¨nchhofet[2008]）。為此， 本文介紹了基于模型的液壓缸故障檢測。在試驗臺上使用的差速缸（如圖 1 所示）是一個帶有單側(cè)活塞桿的雙作用差速缸。室 A 和室 B 中累積的壓力可以用來描述（見M??nchhof[2006]） E?Q - G i (p(t)- p(t))- i ( )? è A pA(t) = AB A V0A B +AAy(t) AAyt?  （1） E?Q + G i (p(t)- p(t))+ i ( )? è B pB(t) = 其中 AB A V0B B -ABy(t) AByt?  （2） E ——彈性模量； AA ——主動活塞面積腔室A； AB ——主動活塞面積腔室B； V0A ——死容積室A； V0B ——死容積室B； QA ——體積流量（室A）； QB ——體積流量（室B）； GAB ——層流泄漏系數(shù)； 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 PA ——室A中的壓力； PB ——室B中的壓力； y ——活塞位置。 i ? -Q ? 為了檢測液壓系統(tǒng)中的故障，建立了基于奇偶校驗方程的四個殘差。由于忽略內(nèi)部泄漏（ GAB = 0 ），所建立的壓力可以模擬 è i E?Q?PA AT - AAy(t)? p?A(t) = V0A +AAy(t)  i ? ? （3） è i -Q E?Q?PB BT + ABy(t)? p?B(t) = 其中 V0B -ABy(t)  （1） Q?A = Q?PA-Q?AT,Q?B = Q?PB -Q?BT （5）且Q?PA——控制邊緣 PA 上模擬體積流量； Q?AT——控制邊緣 AT 上模擬體積流量； Q?PB——控制邊緣 PB 上模擬體積流量； Q?BT——控制邊緣BT上模擬體積流量； 由于在上面的奇偶方程中 GAB 的疏忽，在殘差中可以看到增加的泄漏并且可以被檢測到。Beck[2010]中描述了四位三通比例閥的建模，特別是控制邊上的體積流量的建模， 其中考慮了比例閥的半物理模型。模型的參數(shù)是通過對測試臺和識別方法的測量獲得的 （參見 Isermann[1992b]）。利用式 3 可以將剩余的 r1 表示為 r1 = p& A - p&?A （6） 圖 4 顯示了殘差 r1 的示意結(jié)構(gòu)?；钊恢?y和壓力 pA，pB 的時間推導(dǎo)分別由狀態(tài)變量過濾器（見圖 4：SVF）獲得。在 Isermann [1992a]中描述了 SVF 的設(shè)計，室 A 中的壓力 pA 是用普通的壓力變送器測量的，位置信號從疊加的控制回路中獲得。 類似于剩余的 r1 殘差 r2 可以用式 4 來表示 B B r2 = p& - p&? （7） 殘差 r3 和 r4 也是基于奇偶方程的。液壓活塞的速度 y 是建模的。隨著式 3 的重新排列，殘差 r3 遵循 3 r = y& - y&? （8） 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 圖 4 殘差 r1 和 r2 的結(jié)構(gòu) 圖 5 顯示了殘差 r3 的示意結(jié)構(gòu)。壓力 pA 相對于時間 pA 的推導(dǎo)是通過 SVF 獲得的（參見圖 5）。 類似于剩余 r3 殘差 r4 通過重新排列方程（4）獲得。 剩余的 r4 跟著 4 r = y& - y&? （9） 原理圖結(jié)構(gòu)如圖 5 所示。壓力 pB 相對于時間 p 的推導(dǎo)也由 SVF 得到（見圖 5）。另外，我們監(jiān)控執(zhí)行信號 yv 的工作范圍。如果啟動信號低于或高于兩個給定的閾值， 則癥狀被設(shè)置為 1，即得 故障現(xiàn)象 r5 特別適合于活塞卡住的故障檢測。 （10） 在電液伺服軸殘差 r1、r2 的無故障運行，r3 和 r4 只顯示小變形引起的模型不確定性和測量噪聲。 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 2.2 故障診斷 圖 5 殘差 r3 和 r4 的結(jié)構(gòu) 表 1 比例閥的故障-癥狀表 故障 rX1 rX2 RX3 部分繞組短（線圈 A） + + o 部分繞組短（線圈 B） - o + 當(dāng)前偏移? IA +/- +/- o 當(dāng)前偏移? IB +/- o +/- 過熱線圈 A o +/- o 過熱線圈 B o o - 活塞閥堵塞 +/- o o 位移傳感器 +/- o o 注 1）殘差定義為rX1 = yx- y?x，rX2 = IAx- I? 和rX3 = IBx- I? ，其中 y 中是第 x 個 Ax Bx X 閥的閥位，IAx、 IBx 是線圈電流； 2） x ?1, 2表示閥門 1,2；o 表示沒有偏轉(zhuǎn);+ 表示正偏轉(zhuǎn)；- 表示負偏轉(zhuǎn)。 表 2 液壓系統(tǒng)的故障-癥狀表 故障 r1 r2 r3 r4 r5 無故障 o o o o o 壓力補償? pA=5%(+/-) +/- o +/- o o 壓力補償? pB=5%(+/-) o +/- o +/- o 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 內(nèi)泄漏 GAB + - + + o 活塞堵塞 y=cst o o o o + 位置傳感器故障 y=cst - + - - + 注：o 表示沒有偏轉(zhuǎn);+表示正偏轉(zhuǎn)；-表示負偏轉(zhuǎn)。 故障癥狀表 1 和 2（Beck 等[2009]）顯示了誘發(fā)故障和殘差反應(yīng)之間的因果關(guān)系。故障診斷的目標是從觀察到的癥狀中導(dǎo)出故障的存在。一般來說，存在兩種不同的故障診斷方法。一個基于分類理論，另一個基于推斷。本文描述的故障檢測和診斷系統(tǒng)是基于模糊邏輯的診斷方法，它可以放棄不同故障狀態(tài)的清晰分離，并使用從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)的軟轉(zhuǎn)換。該狀態(tài)是由語言的術(shù)語如“降低的”或“增加的”來描述。 通過IF-THEN 規(guī)則對診斷系統(tǒng)執(zhí)行關(guān)于癥狀和故障之間因果關(guān)系的啟發(fā)式知識?；谀：脑\斷的第一步是模糊化（參見圖 6），其包括將清晰值轉(zhuǎn)換為語言成員的等級的過程。成員函數(shù)用于將值與每個語言術(shù)語相關(guān)聯(lián)。診斷系統(tǒng)的推理是使用 Minimum-operator 實現(xiàn)的，而“IF”部分到“IF-THEN”-規(guī)則的“THEN”部分的分配實現(xiàn)在含義中（圖 6）?；谀：脑\斷的第四步是結(jié)合規(guī)則結(jié)果的積累。模糊診斷的最后一步是使用最大算子實現(xiàn)的模糊化。 有關(guān)故障診斷的模糊邏輯系統(tǒng)的詳細描述請參考 Isermann[2006]。圖 6 顯示了基于模糊邏輯的診斷系統(tǒng)的總體設(shè)置。 圖 6 基于模糊邏輯的故障診斷系統(tǒng) 3 故障調(diào)節(jié)和重新配置 本節(jié)介紹了冗余雙聯(lián)閥系統(tǒng)故障調(diào)節(jié)和電液伺服軸控制回路的重構(gòu)。電動液壓伺服軸的故障調(diào)節(jié)在 Beck [2010]中有所描述。在研究項目“Fehler-toleranzstrategien 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 fuer mechatronische Systeme”（Beck [2010]）中，研究了具有冷備用和熱備用的動態(tài)冗余概念以及雙閥系統(tǒng)的靜態(tài)冗余概念。由于使用了冗余閥，因此幾乎所有的閥故障都是可以接受的。如果冗余雙聯(lián)閥系統(tǒng)作為“動態(tài)冗余系統(tǒng)”運行，定位控制回路的控制器應(yīng)根據(jù)雙聯(lián)閥系統(tǒng)的操作和檢測到的隔離故障進行重新配置。在閥故障的情況下， 如果不重新配置控制回路，則控制器必須非常保守以實現(xiàn)穩(wěn)健性。因此，為了在閥故障的情況下實現(xiàn)良好的控制性能，我們需要控制重新配置。由于控制器 1 被設(shè)計成在兩個 閥都工作的情況下工作，而控制器 2 被設(shè)計成只有一個閥工作時工作，所以需要在控制器之間進行切換。切換應(yīng)提供致動變量的平滑過渡。Schwung [2007]和 Zaccarian 和 Teel [2002]中可以很好地概述控制器的開關(guān)技術(shù)。通常，硬切換和軟切換技術(shù)是有區(qū)別的。在本文中，考慮了基于跟蹤控制（見 Zaccarian 和 Teel [2002]，Graebe 和 Ahlen [1996]）的無擾切換的驅(qū)動變量的硬切換方法。為了避免在激活控制器（無效）和無效控制器（無功）之間切換時碰到過程，控制器的輸出應(yīng)該幾乎相同。在工業(yè)應(yīng)用中，液壓活塞的位置通常由標準比例加積分微分（PID）控制器控制。由于 PID 控制器根據(jù) bibo-（有界輸入有界輸出）標準是不穩(wěn)定的，所以不活動的控制器必須閉環(huán)運行以避免漂移。 跟蹤控制回路有兩個功能。第一個功能是穩(wěn)定非活動控制器，第二個功能是跟蹤非活動控制器的輸出到活動控制器的輸出。為了解決這個無擾傳輸問題，Beck [2010]研究了 Graebe 和 Ahlen [1996]提出的跟蹤控制結(jié)構(gòu)和基于內(nèi)?？刂?IMC)的跟蹤控制結(jié)構(gòu)直接比較， 基于 IMC 的跟蹤控制顯示出更好的性能和更容易的設(shè)計。有關(guān)內(nèi)部模型控制的詳細信息請參閱 Garcia 和 Morari（1982）。 圖 7 用于跟蹤控制回路的 IMC 結(jié)構(gòu) 在跟蹤控制的情況下，非激活控制器GC2代表受控系統(tǒng)。 如果控制器是用數(shù)字硬件實現(xiàn)的（例如Rapid-Control-Prototyping System），則控制器的參數(shù)是完全已知的。因此，內(nèi)部模型G?C 2 （見圖7）符合受控系統(tǒng)，并且在IMC控制器的設(shè)計期間不必考慮模型不確定性。在本文中，為了清楚起見僅示出了兩個控制器之間的切換。然而，所提出 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 的基于IMC結(jié)構(gòu)的方法對于穩(wěn)定和跟蹤任何數(shù)量的不活動的控制器也是有效的。圖7示出用于穩(wěn)定和跟蹤不活動的控制器GC2的IMC結(jié)構(gòu)。該控制回路的命令變量是主動控制器 （GC1）的輸出信號u1。跟蹤回路的控制偏差是u1與u2之間的差值，因此是控制器輸出信號之間的差異。由于模型和受控系統(tǒng)精確匹配，控制器GCL僅在存在干擾時才起作用（見圖7）。在跟蹤控制的情況下，主擾動是上級位置控制回路的控制推導(dǎo)。 描述跟蹤環(huán)路輸入輸出行為的傳輸函數(shù)為 G = u2 = GCLGC2 IMC2 u 1 - G G? + G G 1 CL C2 CL C2 （11） 在確切已知的控制器參數(shù)（GC2 = G?C2 ）的情況下，等式（11）可以被簡化為 GIMC2 = GCLGC2 （12） 公式（12）指出，傳遞函數(shù)GIMC2等于導(dǎo)頻控制。跟蹤控制回路的擾動傳遞函數(shù)GNL 為 G = u2 = (1- GCLG?C 2 )GC 2  （13） NL e 1- GCLG?C 2 + GCLGC 2 類似于等式（11）的簡化，等式（13）可簡化為 G = u2 = (1- G G )G （14） NL e CL C 2 C 2 如果IMC控制器GCL的靜態(tài)增益與受控系統(tǒng)（GC2）的靜態(tài)增益相反，則擾動e（見圖7）會隨時間而衰減。如果選擇IMC控制器GCL作為受控系統(tǒng)（GC2）的逆?zhèn)鬟f函數(shù)，則可以獲得最佳的跟蹤性能和最佳的干擾抑制性能。 2 GCL = GC -1 （15） C 2 但是，受控系統(tǒng)的逆G? -1 常常是不可實現(xiàn)的。如果控制器 GC2 是最小相位，但沒有直接饋通，則反相不存在。 通過使用 n 階低通濾波器 GLP 進行擴展，IMC 控制器 GCL 可以實現(xiàn)。因此，IMC 控 制器可被描述為 1 G = G -1G = G KLP （16） CL C 2  LP C 2 (1+ T s )n 低通濾波器GLP應(yīng)根據(jù)輸入信號的帶寬進行設(shè)計。如果低通濾波器的帶寬足夠高， 并且如果考慮到IMC控制器的設(shè)計規(guī)則，則在切換之后僅出現(xiàn)小凸起，并且致動變量顯示平滑特性。 如果IMC控制器根據(jù)公式（16）設(shè)計，那么傳遞函數(shù)GIMC2為 GIMC = G-1G G = G 2 C2 LP C2 LP （17） 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 由公式（16）得到擾動傳遞函數(shù)GNL G = u2 = (1- G -1G G )G = (1- G )G  （18） NL e C 2 LP C 2 C 2 LP C 2 如果還考慮主動控制器的跟蹤控制回路，那么控制器之間的雙向切換是可能的。與控制器 GCL 的潛在控制回路的設(shè)計類似，可以設(shè)計用于主動控制器 GC1 的 IMC 控制器GCA。在切換到以前不活動的控制器之后，IMC 控制器穩(wěn)定以前的活動控制器。圖 8 和圖 9 顯示了用于兩個控制器 GC1 和 GC2 之間的雙向切換的跟蹤控制回路。粗線表示從控制模塊的輸入到輸出的信息流。在圖 8 中，控制器 GC1 是主動控制器，而控制器 GC2 由 IMC 控制器 GCL 穩(wěn)定。因此，開關(guān) S1 打開，開關(guān) S2 閉合，撥動開關(guān) S3 處于上部位置。在圖 9 中，控制器 GC2 代表主動控制器，而控制器 GC1 由 IMC 控制器 GCA 穩(wěn)定。因此， 開關(guān) S2 打開，開關(guān) S1 閉合，撥動開關(guān) S3 處于較低位置。 圖 8 使用 IMC 結(jié)構(gòu)的控制器之間的無擾動傳輸（控制器 GC1 有效，控制器 GC2 無效） 圖9 使用IMC結(jié)構(gòu)的控制器之間的無擾動傳輸（控制器GC2有效，控制器GC1無效） 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 4 實驗結(jié)果 本節(jié)介紹了提議的IMC結(jié)構(gòu)的跟蹤性能和兩個控制器之間的無擾動傳輸，這兩個控制器是標準比例加固定參數(shù)的積分加微分控制器?？刂破鞯膮?shù)使用通用的PID控制器調(diào)節(jié)方法獲得（參見Lunze[2008]和Lunze[2006]）。在最壞的情況下閥門失效時，本節(jié)將比較無源和有源容錯控制。實驗結(jié)果已在圖10所示的測試平臺上獲得。 4.1 跟蹤性能的驗證 圖 10 雙閥門系統(tǒng)的試驗臺 在本小節(jié)中，IMC結(jié)構(gòu)的跟蹤性能得到驗證。電液伺服軸運行在閉環(huán)位置控制中， 跟蹤性能應(yīng)使用高頻率帶寬的高度動態(tài)信號進行驗證。在疊加的控制回路中，勵磁必須足夠高，以產(chǎn)生相當(dāng)大的控制偏差e。位置控制回路的控制偏差e表示IMC跟蹤控制回路的干擾（參見圖7：變量e）。因此，調(diào)幅偽隨機二進制信號被用作活塞位置控制回路的指令變量（參見圖2：變量w）。在無故障運行中，雙聯(lián)閥系統(tǒng)的兩個閥都是有效的并且相同地致動。 因此，增益K1和K2（見圖2）是相同的。在無故障運行中，控制器GC1處于激活狀態(tài)，控制器GC2處于非激活狀態(tài)（見圖8）。圖11顯示了命令和控制變量的時間圖以及無故障情況下的執(zhí)行變量的圖。在這種情況下，非活動控制器u2的輸出被跟蹤到活動控制器u1的輸出。 圖12顯示了信號u1和u2的時間圖以及差值u1? u2。圖12中的圖表， 特別是差異的過程，說明了IMC結(jié)構(gòu)的跟蹤性能。 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 圖 11 指令和受控變量（上圖）和執(zhí)行變量（下圖）的時間圖（無故障） 圖 12 IMC 結(jié)構(gòu)的跟蹤性能（無故障） 4.2 被動和主動 FTC 比較 在本節(jié)中，比較了被動容錯（不重新配置）和主動容錯控制（重新配置控制回路）。如果位置控制器被設(shè)計成在兩個閥都處于活動狀態(tài)并且只有一個閥處于活動狀態(tài)的情 況下操作，則實現(xiàn)被動容錯。如果發(fā)生閥故障，控制器可以保持系統(tǒng)可控性和穩(wěn)定性， 但控制器性能較差。圖13顯示了在時間t1=17.5秒（見圖13：點劃線）時突然閥門故障情 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 況下，命令和受控變量（上圖）以及執(zhí)行變量（下圖）的時間曲線。這個故障是通過簡單關(guān)閉閥門電子裝置而實現(xiàn)的。圖13中的命令和控制變量的曲線說明了閥故障后的低控制器性能。 閥的強力定心彈簧將閥芯推入并保持在中位（見圖13：當(dāng)t>t1時，yv2= 0）。 兩個控制器之間無擾動傳輸?shù)闹鲃尤蒎e控制的結(jié)果如圖14所示。圖14顯示了在突然閥門情況下，命令和受控變量（上圖）以及執(zhí)行變量（下圖）的時間圖在時間t1失效= 17.5 秒（見圖14：第一點劃線）。在時間t2=17.7秒完成故障檢測和隔離以及控制重新配置（參見圖14：第二點劃線）。切換到先前不活動的控制器（GC2）后，先前的活動控制器（GC1） 通過第二個IMC控制回路穩(wěn)定下來。在切換后，非活動控制器（u1）的輸出跟蹤到活動控制器（u2）的輸出。圖15顯示了IMC跟蹤控制循環(huán)的高性能。 與此相比，被動容錯控制（參見圖13中的圖）提供的控制器性能比主動容錯控制（參見圖14中的曲線圖）要低得多。因此，主動容錯控制應(yīng)用于所有實際目的。 圖 13 指令和受控變量（上圖）和執(zhí)行變量（下圖）的時間圖（閥 2 失效,不重新配置） 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 圖 13 指令和受控變量（上圖）和執(zhí)行變量（下圖）的時間圖（閥 2 失效,不重新配置） 5 結(jié)論和展望 本文考慮基于過程模型的奇偶方程組合模糊邏輯診斷模塊的故障檢測。此外，還介紹了一種冗余雙閥系統(tǒng)的電液伺服軸的主動容錯控制。在控制器之間無擾動傳輸?shù)腎MC 結(jié)構(gòu)允許平滑過渡，因此，在出現(xiàn)故障的情況下重新配置控制回路。所獲得的結(jié)果證實了所提出的方法適用于廣泛的工業(yè)應(yīng)用。 主動容錯控制的增強以及采用自適應(yīng)控制方法來設(shè)計IMC結(jié)構(gòu)的不活動控制器是進一步研究的課題。此外，本文介紹的方法將應(yīng)用于冗余雙電動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 附錄 2：外文原文 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析 基于matlab 的電液伺服位置控制系統(tǒng)分析