望遠(yuǎn)鏡的口徑越大,集光能力就越強(qiáng),觀測能力也會隨之提升,在天文觀測領(lǐng)域大勢所趨。但是不斷增大的口徑也導(dǎo)致望遠(yuǎn)鏡的伺服控制系統(tǒng)越來越復(fù)雜,發(fā)生故障的概率也會對應(yīng)增加。大型的望遠(yuǎn)鏡設(shè)備一般造價(jià)高昂,并且很多時(shí)候工作在非常嚴(yán)酷的條件,歷史上日本的“瞳”太空射線望遠(yuǎn)鏡就是非常慘痛的教訓(xùn),大家所熟知的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡服役期間也一直問題不斷、維修不斷,據(jù)NASA公開數(shù)據(jù),哈勃太空望遠(yuǎn)鏡目前為止已經(jīng)經(jīng)歷了 5次維修,光學(xué)系統(tǒng)、絕熱毯、導(dǎo)星傳感器、陀螺儀、電壓傳感器、溫度傳感器和電池模組等都經(jīng)歷過維修或者更換。那么在掌握一定的伺服控制技術(shù)的基礎(chǔ)上,對整個(gè)伺服控制系統(tǒng)開展故障監(jiān)測診斷和容錯(cuò)控制就具有非常高的科研價(jià)值和實(shí)際意義。首先,本文對望遠(yuǎn)鏡伺服控制系統(tǒng)中逆變器的故障診斷與容錯(cuò)控制進(jìn)行了研究。由于現(xiàn)有的診斷算法均沒有考慮電機(jī)因逆變器開路故障停機(jī)后情況的診斷,先是分析了永磁同步電機(jī)在逆變器出現(xiàn)故障后的運(yùn)行狀態(tài),總結(jié)出了電機(jī)逆變器開路故障后電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與電機(jī)本身參數(shù)和故障前運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系。通過分析故障后的電流特征,針對當(dāng)前對多管故障研究較少的現(xiàn)狀,提出了一種簡潔高效的永磁同步電機(jī)逆變器單管或多管同時(shí)開路故障... 

【文章頁數(shù)】：148 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號對照表
第一章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 逆變器故障診斷和容錯(cuò)控制的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
    1.3 電流傳感器故障診斷和容錯(cuò)控制發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
    1.4 匝間短路數(shù)學(xué)建模和故障診斷的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
    1.5 本文的內(nèi)容安排
第二章 基礎(chǔ)知識
    2.1 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 永磁同步電機(jī)基本方程
        2.1.2 坐標(biāo)變換理論
        2.1.3 數(shù)學(xué)模型
    2.2 空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)SVPWM
    2.3 永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)
    2.4 自抗擾控制技術(shù)
        2.4.1 跟蹤微分器
        2.4.2 擴(kuò)張狀態(tài)觀測器
        2.4.3 非線性狀態(tài)誤差反饋
    2.5 本章小結(jié)
第三章 逆變器故障診斷與容錯(cuò)控制
    3.1 引言
    3.2 逆變器開路故障后永磁同步電機(jī)運(yùn)行情況分析
    3.3 超低速永磁同步電機(jī)逆變器故障診斷方法
    3.4 基于矢量電壓注入的逆變器和電機(jī)相開路故障診斷方法
    3.5 逆變器多管故障診斷方法
    3.6 三相四開關(guān)逆變器容錯(cuò)控制方法
        3.6.1 容錯(cuò)控制原理
        3.6.2 容錯(cuò)控制方法設(shè)計(jì)
    3.7 逆變器容錯(cuò)控制策略
    3.8 仿真驗(yàn)證
        3.8.1 超低速永磁同步電機(jī)逆變器開路故障診斷方法仿真驗(yàn)證
        3.8.2 基于矢量電壓注入的逆變器和電機(jī)相開路故障診斷方法仿真驗(yàn)證
        3.8.3 逆變器多管開路故障診斷方法仿真驗(yàn)證
        3.8.4 三相四開關(guān)逆變器容錯(cuò)控制方法仿真驗(yàn)證
        3.8.5 逆變器容錯(cuò)控制策略仿真驗(yàn)證
    3.9 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        3.9.1 超低速永磁同步電機(jī)逆變器開路故障診斷方法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        3.9.2 逆變器多管開路故障診斷方法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.10 本章小結(jié)
第四章 電流傳感器故障診斷與容錯(cuò)控制
    4.1 引言
    4.2 基于信號的電流傳感器故障診斷方法
        4.2.1 故障模式說明
        4.2.2 基于PI控制器電流幅值估計(jì)
        4.2.3 信號丟失模式下的故障診斷方法
        4.2.4 增益故障模式下的故障診斷方法
        4.2.5 0點(diǎn)漂移故障模式下的故障診斷方法
        4.2.6 故障模式診斷
    4.3 基于殘差的電流傳感器故障診斷方法
    4.4 電流傳感器故障動態(tài)補(bǔ)償策略
        4.4.1 增益故障情況下的補(bǔ)償策略
        4.4.2 0點(diǎn)漂移故障情況下的補(bǔ)償策略
    4.5 基于二階自抗擾控制器的電流傳感器故障容錯(cuò)控制方法
        4.5.1 數(shù)學(xué)模型
        4.5.2 自抗擾控制器設(shè)計(jì)
        4.5.3 基于幅值估計(jì)的相電流重構(gòu)算法
        4.5.4 基于二階自抗擾控制器的電流傳感器容錯(cuò)控制算法
    4.6 基于模型簡化理論的電流傳感器容錯(cuò)控制方法
    4.7 電流傳感器容錯(cuò)控制策略
        4.7.1 3電流傳感器系統(tǒng)的容錯(cuò)控制策略
        4.7.2 2電流傳感器系統(tǒng)的容錯(cuò)控制策略
    4.8 仿真驗(yàn)證
        4.8.1 基于信號的電流傳感器故障診斷方法仿真驗(yàn)證
        4.8.2 基于殘差的電流傳感器故障診斷方法仿真驗(yàn)證
        4.8.3 電流傳感器故障動態(tài)補(bǔ)償策略仿真驗(yàn)證
        4.8.4 基于模型簡化理論的電流傳感器故障容錯(cuò)控制算法仿真驗(yàn)證
        4.8.5 電流傳感器容錯(cuò)控制策略仿真驗(yàn)證
    4.9 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.9.1 基于信號的電流傳感器故障診斷方法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.9.2 基于二階自抗擾控制器的電流傳感器故障容錯(cuò)控制方法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.10 本章小結(jié)
第五章 定子繞組匝間短路故障建模與診斷
    5.1 引言
    5.2 匝間短路故障ABC坐標(biāo)系建模
    5.3 基于頻率跟蹤算法的匝間短路故障診斷方法
    5.4 仿真驗(yàn)證
    5.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.6 本章小結(jié)
第六章 望遠(yuǎn)鏡主軸控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和控制模型辨識
    6.1 望遠(yuǎn)鏡主軸硬件系統(tǒng)
    6.2 望遠(yuǎn)鏡主軸的控制模型辨識
        6.2.1 頻率特性測試方法
        6.2.2 控制模型辨識方法
        6.2.3 控制模型辨識結(jié)果
    6.3 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 本文主要工作與貢獻(xiàn)
    7.2 本文主要創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 研究前景與展望
    7.4 心得與體會
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于DSP和FPGA的望遠(yuǎn)鏡伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 鄧永停,李洪文,王建立,陰玉梅,吳慶林.  紅外與激光工程. 2014(03)
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[3]永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的仿真研究[J]. 孫環(huán)陽,黃筱調(diào),洪榮晶,裴亮.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2010(03)
[4]交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)模糊PID控制[J]. 孫寧,梁永湖.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2009(11)
[5]天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡軸系驅(qū)動方式發(fā)展概述[J]. 王國民.  天文學(xué)進(jìn)展. 2007(04)
[6]大型電動機(jī)故障診斷與保護(hù)理論綜述[J]. 林詩莊,蔡澤祥.  廣東電力. 2001(06)
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博士論文
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[2]4m級望遠(yuǎn)鏡主軸交流伺服控制系統(tǒng)研究[D]. 鄧永停.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2015
[3]基于弧形電機(jī)拼接的大型望遠(yuǎn)鏡驅(qū)動技術(shù)研究[D]. 常九健.中國科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所） 2013
[4]光電經(jīng)緯儀電視跟蹤、捕獲快速運(yùn)動目標(biāo)技術(shù)的研究[D]. 王建立.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2002

碩士論文
[1]自抗擾控制技術(shù)在永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用[D]. 彭秋銘.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018



本文編號：3684854