理论教育 基于滑模观测器的故障残差生成方法优化

基于滑模观测器的故障残差生成方法优化

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:式中,扩展磁链的取得采用第 2章中滑模观测器设计方法,此处不再详细介绍,其取值是在无失磁故障发生时观测到的值。表3-4故障诊断决策规则由于A 为对称负定矩阵,若选取ρ ≥|| d ||,则可得V˙≤0 。选取输出误差ey2 为残差信号,即由式和式可知,a 相和b 相电流残差信号如下:

基于滑模观测器的故障残差生成方法优化

由式(3-17)和式(3-18)得

考虑系统的外部扰动等不确定性,根据式(3-22)构建电流传感器故障情况下的以定子α-β轴电流为状态变量的状态空间表达式:

由于α-β 轴电流iα和iβ是由三相电流iabc 计算得来,在仅有两个电流传感器的情况下(假定为a 相和b 相),由文献[6,7]可知:

因此可得传感器故障在α-β 轴分量如下:

其中,fa 和fb 分别代表a 相和b 相电流传感器故障。

式中,ν 为滑模变结构输入信号,其中ρ大于零。

状态误差方程为

选取Lyapunov 函数为

对式(3-29)求导并代入式(3-28),可得

由于A 为对称负定矩阵,若选取ρ ≥|| d ||,则可得V˙≤0 。根据Lyapunov 原理,e 以指数规律收敛到0。当未知输入扰动d(x,u,t)有界时,滑模变结构观测器在不连续非线性ν 的作用下,将产生一种特殊的滑模运动方式,因而在滑模面上运动时,系统对这些未知输入扰动具有鲁棒性,若未知输入扰动满足“匹配条件”,则滑模面上运动对这些未知输入扰动具有比鲁棒性更强的不变性[8]

选取输出误差ey2 为残差信号,即

由式(3-25)和式(3-31)可知,a 相和b 相电流残差信号如下:

由式(3-32)可知,无故障情况下,fa=0、fb=0,则残差ra=0,rb=0。当f a ≠0时,残差ra=-fa,当fb≠0 时,残差rb=-fb,即残差会从零值跳变到负的传感器故障值,因此电流传感器故障的发生可由残差是否偏离零值来指示。上述故障判别决策规则如表3-4 所示,表中“1”代表ri≠0,“0”代表ri=0。

表3-4 故障诊断决策规则

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