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永磁直驱风电系统MPPT无模型固定时间滑模控制
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作者 高越 冉华军 +2 位作者 李林蔚 李敖 王新权 《国外电子测量技术》 2024年第8期94-102,共9页
针对永磁直驱风力发电系统在最大功率跟踪过程中因内部参数变化和外部扰动导致跟踪性能下降的问题,提出一种无模型固定时间积分滑模控制(model free fixed-time integral sliding mode control,MFFTISMC)方法。首先,构建了永磁同步电机... 针对永磁直驱风力发电系统在最大功率跟踪过程中因内部参数变化和外部扰动导致跟踪性能下降的问题,提出一种无模型固定时间积分滑模控制(model free fixed-time integral sliding mode control,MFFTISMC)方法。首先,构建了永磁同步电机转速环的新型超局部模型。基于该模型,结合固定时间理论设计了无模型固定时间积分滑模控制器,确保系统状态固定时间内收敛,利用Lyapunov函数证明了该控制器的收敛性。同时,为提高系统的抗干扰能力和跟踪性能,设计扩张扰动观测器(extended disturbance observer,EDO)对新型超局部模型中的未知扰动在线估计并以前馈补偿的方式补偿给控制器。最后,通过仿真对比,验证了该方法具有响应速度快、抗扰能力强的特点,能够在风速突变情况下快速实现最大功率跟踪。 展开更多
关键词 永磁直驱风力发电系统 最大功率跟踪 超局部模型 固定时间滑模控制
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图像视觉伺服的无人机固定时间滑模控制 被引量:5
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作者 陈杰 刘宜成 +1 位作者 王宏 涂海燕 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2021年第3期24-30,共7页
为提高四旋翼无人机对目标跟踪的动态性能和精度,结合图像视觉伺服(IBVS)提出一种新型非奇异固定时间滑模控制方法,实现了四旋翼无人机对速度指令和姿态指令的固定时间精确跟踪。首先通过透视投影建立虚拟图像平面,利用图像矩推导出虚... 为提高四旋翼无人机对目标跟踪的动态性能和精度,结合图像视觉伺服(IBVS)提出一种新型非奇异固定时间滑模控制方法,实现了四旋翼无人机对速度指令和姿态指令的固定时间精确跟踪。首先通过透视投影建立虚拟图像平面,利用图像矩推导出虚拟平面的四旋翼无人机动力学模型。在此基础上,由固定时间稳定理论设计新型固定时间滑模面,给出了精确的收敛时间估算方法,分别结合四旋翼无人机动力学模型的位置环和姿态环设计了非奇异固定时间滑模控制器,并基于Lyapunov理论证明了系统的稳定性。数值仿真表明,所设计的控制器能避免无人机的超调问题并减小稳态误差,具有良好的鲁棒性。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 图像视觉伺服 虚拟图像平面 固定时间滑模控制 LYAPUNOV理论
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具有容错性能的线控转向系统固定时间滑模控制 被引量:3
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作者 潘公宇 刘思青 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2023年第6期48-57,共10页
针对发生电机转矩故障的线控转向系统转角控制问题,建立了线控转向系统的等效动力学模型及转矩故障模型;为提高系统响应速度及容错性能,以理想前轮转角为跟踪目标,设计了一种具有容错性能的非奇异固定时间滑模控制器;针对控制器中的扰... 针对发生电机转矩故障的线控转向系统转角控制问题,建立了线控转向系统的等效动力学模型及转矩故障模型;为提高系统响应速度及容错性能,以理想前轮转角为跟踪目标,设计了一种具有容错性能的非奇异固定时间滑模控制器;针对控制器中的扰动和故障上界难以确定的问题,结合非奇异滑模面给出了一种自适应方案;基于李雅普诺夫稳定性条件,证明了闭环控制系统的固定时间稳定性。Simulink和Carsim联合仿真结果表明:所提控制方法使闭环转向系统具有更快的响应速度,且在发生转矩故障及饱和的情况下,仍能有效地维持系统稳定,并保证转角跟踪精度。 展开更多
关键词 线控转向 电机故障 固定时间滑模控制 容错控制 非奇异滑模
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无线充电系统中阻抗匹配的固定时间滑模控制 被引量:2
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作者 万李 刘宜成 +1 位作者 涂海燕 常胜强 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2020年第5期40-42,共3页
为克服DC/DC变换器建模的不确定性和外界干扰对无线充电系统中阻抗匹配的影响,提出了一种新型固定时间滑模控制策略,同时为抑制抖振,设计了一种新型趋近律。该控制策略在传统快速终端滑模面基础上增加一项非线性项,使得在无线充电过程... 为克服DC/DC变换器建模的不确定性和外界干扰对无线充电系统中阻抗匹配的影响,提出了一种新型固定时间滑模控制策略,同时为抑制抖振,设计了一种新型趋近律。该控制策略在传统快速终端滑模面基础上增加一项非线性项,使得在无线充电过程中的等效输入阻抗保持在最优值并且能够保证系统在固定时间收敛。此处提出的控制策略与传统快速终端滑模控制方法相比,系统具有更快的收敛速度、更小的抖振、更高的收敛精度和较强的鲁棒性。仿真和实验结果证明了该控制方法的有效性。 展开更多
关键词 变换器 无线充电 阻抗匹配 固定时间滑模控制
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基于固定时间滑模控制的直驱风电场次同步振荡抑制
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作者 王敏 奚鑫泽 +1 位作者 黄英博 那靖 《控制与决策》 北大核心 2025年第3期918-926,共9页
针对直驱风电场弱交流电网诱发的次同步振荡问题,提出一种基于固定时间滑模控制的次同步振荡抑制方法.首先,根据直驱风电场弱交流电网的扰动方程,研究次同步振荡的发生机理,并对不同强度弱交流电网下的次同步振荡特性进行分析;然后,构... 针对直驱风电场弱交流电网诱发的次同步振荡问题,提出一种基于固定时间滑模控制的次同步振荡抑制方法.首先,根据直驱风电场弱交流电网的扰动方程,研究次同步振荡的发生机理,并对不同强度弱交流电网下的次同步振荡特性进行分析;然后,构建网侧变流器电流跟踪误差动态方程,并在滑动变量中采用双曲正切函数代替符号函数,避免传统固定时间终端滑模控制存在的奇异性问题;最后,通过设计固定时间非奇异终端滑模控制,保证电流误差在固定时间内收敛至0附近的邻域内,并利用李雅普诺夫定理验证闭环系统的固定时间稳定性.通过对比仿真验证了所提出控制方法能够在固定时间内实现直驱风电场在不同强度弱交流电网运行工况下对次同步振荡的有效抑制. 展开更多
关键词 直驱风电场 固定时间滑模控制 次同步振荡 弱交流电网
原文传递
基于固定时间滑模的直流微电网一致性控制
6
作者 彭子韵 刘永慧 《上海电机学院学报》 2024年第6期317-323,共7页
针对含多组蓄电池储能单元的直流微电网系统,为抑制负载波动以及恒功率负载造成的母线电压振荡问题,提出了一种基于固定时间滑模的直流微电网系统的一致性控制方法。首先,建立直流微电网系统储能的数学模型,其中包含恒功率负载和储能单... 针对含多组蓄电池储能单元的直流微电网系统,为抑制负载波动以及恒功率负载造成的母线电压振荡问题,提出了一种基于固定时间滑模的直流微电网系统的一致性控制方法。首先,建立直流微电网系统储能的数学模型,其中包含恒功率负载和储能单元;其次,根据一致性算法获得平均母线电压;然后,构造固定时间滑模控制器,同时分析系统稳定性;最后,以含有恒功率负载和多组蓄电池储能单元的直流微电网系统为例进行仿真。结果表明:所提出的控制方法相较于传统方法在应对负载波动导致母线电压失稳的问题上,具有更好的鲁棒性和可靠性。 展开更多
关键词 直流微电网 恒功率负载 一致性算法 固定时间滑模控制
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麻雀搜索算法的PMSM固定时间无模型滑模控制 被引量:3
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作者 侯利民 韦卓庆 +1 位作者 曹生辉 张明 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2023年第12期156-165,共10页
针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)调速系统的易受外部负载扰动的影响,提出了一种基于改进麻雀搜索算法的PMSM固定时间无模型滑模控制策略。在转速环输入输出超局部模型的基础上构建了固定时间滑模速度控制器... 针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)调速系统的易受外部负载扰动的影响,提出了一种基于改进麻雀搜索算法的PMSM固定时间无模型滑模控制策略。在转速环输入输出超局部模型的基础上构建了固定时间滑模速度控制器,设计了固定时间扰动观测器估计超局部模型的未知扰动,并通过前馈补偿的方式削弱未知扰动对调速系统带来的不利影响,提高调速系统的抗干扰能力,利用李雅普诺夫函数证明了速度控制器和观测器的固定时间收敛性。由于控制器参数较多且会影响系统性能,为了准确获取参数,提出了改进的麻雀搜索算法对控制器的参数进行优化。实验结果显示,本文提出的控制方案与PI控制相比较,有效解决了超调问题,稳定时间加快了22.8%,加载时转速变化减少了75%,表明本文提出控制方案的有效性。 展开更多
关键词 麻雀搜索算法 无模型 固定时间滑模控制 固定时间观测器
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爬壁机器人固定/有限时间滑模轨迹跟踪控制研究 被引量:4
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作者 赖欣 李嘉禾 +2 位作者 彭天宇 张晨蕾 王森 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第7期1085-1094,共10页
针对轮式爬壁机器人轨迹跟踪精度问题,本文提出一种利用固定/有限滑模变结构算法构建的双闭环轨迹跟踪控制系统。双闭环分别采用外环位置控制器输出期望线速度和内环姿态控制器输出期望角速度,根据爬壁机器人运动学方程和运动学误差方... 针对轮式爬壁机器人轨迹跟踪精度问题,本文提出一种利用固定/有限滑模变结构算法构建的双闭环轨迹跟踪控制系统。双闭环分别采用外环位置控制器输出期望线速度和内环姿态控制器输出期望角速度,根据爬壁机器人运动学方程和运动学误差方程分别设计了固定时间滑模和有限时间滑模控制来实现爬壁机器人跟踪轨迹,完成了直线、正弦、圆轨迹跟踪仿真测试。仿真结果表明固定/有限滑模在跟踪精度、收敛速度和收敛时间上优于普通滑模控制,提高了爬壁机器人的跟踪性能。 展开更多
关键词 爬壁机器人 双闭环控制 轨迹跟踪 固定时间滑模控制 有限时间滑模控制
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未知FDI攻击下直流微电网系统的一致性滑模控制
9
作者 彭子韵 刘永慧(指导) 《上海电机学院学报》 2025年第1期7-13,20,共8页
针对未知虚假数据注入攻击下的直流微电网系统,提出了一种基于固定时间滑模的一致性控制方法。首先,建立含恒功率负载和储能单元的孤岛直流微电网系统数学模型,并构建虚假数据注入攻击模型;其次,构造观测器以估计未知虚假数据注入攻击信... 针对未知虚假数据注入攻击下的直流微电网系统,提出了一种基于固定时间滑模的一致性控制方法。首先,建立含恒功率负载和储能单元的孤岛直流微电网系统数学模型,并构建虚假数据注入攻击模型;其次,构造观测器以估计未知虚假数据注入攻击信号,得到攻击下的系统模型;再次,基于一致性算法平均母线电压,通过固定时间滑模控制方法,设计固定时间滑模控制器;最后,以未知虚假数据注入攻击下的直流微电网系统进行仿真。仿真结果表明:设计的控制方法能抑制虚假数据注入攻击对系统产生的不良影响,相较于传统控制方法能使系统更具稳定性和鲁棒性。 展开更多
关键词 直流微电网 恒功率负载 一致性算法 固定时间滑模控制 虚假数据注入攻击
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多智能体系统固定时间一致性的多永磁同步电机转速协同控制
10
作者 侯利民 兰骁儒 +1 位作者 赵世杰 李政龙 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期6345-6356,共12页
为了提高多电机转速协同控制精度,该文提出一种多智能体系统固定时间一致性的多永磁同步电机转速协同控制新思想。首先,将多永磁同步电机调速系统视为一个多智能体系统,设计了基于无向通信拓扑图的固定时间一致性协议;同时,设计了固定... 为了提高多电机转速协同控制精度,该文提出一种多智能体系统固定时间一致性的多永磁同步电机转速协同控制新思想。首先,将多永磁同步电机调速系统视为一个多智能体系统,设计了基于无向通信拓扑图的固定时间一致性协议;同时,设计了固定时间滑模观测器估计扰动并在一致性协议中引入前馈补偿,从而得到期望的q轴电流。然后,在矢量控制调速系统的框架下设计了固定时间互补滑模电流控制器,用于跟踪q轴参考电流。利用李雅普诺夫函数分别证明了控制器和观测器可以在与系统初始状态无关的情况下实现固定时间内收敛。最后,在三台永磁同步电机调速系统实验平台上与传统偏差耦合控制算法进行了对比实验验证,证明了所提控制算法的可行性和鲁棒性。 展开更多
关键词 多永磁同步电机 多智能体系统 固定时间滑模观测器 固定时间互补滑模控制
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基于固定时间滑模的直流微电网系统电压控制 被引量:4
11
作者 卢艳杰 刘永慧 《电力科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期159-166,236,共9页
针对含有恒功率负载的直流微电网系统,为了抑制恒功率负载的负阻抗性造成的系统直流母线电压振荡现象,采用固定时间滑模控制方法研究直流母线电压的控制问题。首先,建立含恒功率负载和储能单元的直流微电网系统的数学模型;其次,结合固... 针对含有恒功率负载的直流微电网系统,为了抑制恒功率负载的负阻抗性造成的系统直流母线电压振荡现象,采用固定时间滑模控制方法研究直流母线电压的控制问题。首先,建立含恒功率负载和储能单元的直流微电网系统的数学模型;其次,结合固定时间稳定性理论,设计积分型滑模面,在此基础上构造固定时间滑模控制器,通过对系统状态进行可达性分析,给出系统收敛时间上界的估计值;然后,通过对滑动模态进行稳定性分析,结合线性矩阵不等式求解得到控制器增益;最后,以含有2个恒功率负载和1个储能单元的直流微电网系统为例进行仿真实验,仿真结果表明,所设计控制器能够有效抑制恒功率负载扰动对直流母线电压带来的不良影响。 展开更多
关键词 直流微电网系统 恒功率负载 积分滑模 固定时间滑模控制 线性矩阵不等式
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网络攻击下直流微电网系统的事件触发滑模控制
12
作者 刘永慧 卢艳杰 《电力科学与技术学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期212-221,共10页
采用基于事件触发的固定时间滑模控制方法,研究了虚假数据注入攻击下直流微电网系统的直流母线电压控制。首先,建立虚假数据注入攻击下直流微电网系统的数学模型;其次,为节省网络资源,在传感器-观测器通道和观测器-控制器通道引入事件... 采用基于事件触发的固定时间滑模控制方法,研究了虚假数据注入攻击下直流微电网系统的直流母线电压控制。首先,建立虚假数据注入攻击下直流微电网系统的数学模型;其次,为节省网络资源,在传感器-观测器通道和观测器-控制器通道引入事件触发机制;然后,考虑系统恒功率负载扰动和虚假数据注入攻击引起的系统电流难以准确测量的问题,构造了状态观测器,并设计基于观测器的固定时间滑模控制器,得到系统收敛的时间上界;最后,以含有2个恒功率负载和1个储能单元的直流微电网系统为例进行仿真。仿真结果表明,所提控制方法能够有效抑制恒功率负载扰动和虚假数据注入攻击对直流母线电压造成的影响,同时还能有效节省网络资源。 展开更多
关键词 直流微电网系统 虚假数据注入攻击 恒功率负载 事件触发 固定时间滑模控制
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基于固定时间收敛的终端角约束滑模制导律设计 被引量:3
13
作者 张晓宇 张鹏 +1 位作者 郑鑫 倪元华 《空天防御》 2020年第3期9-15,共7页
为了提高导弹对目标的杀伤性,实现导弹在有界的有限时间内对目标进行成功拦截,提出一种基于固定时间收敛的终端角约束滑模制导律。首先,建立了导弹拦截目标的平面制导系统模型,将目标的机动看作未知的有界扰动;其次,应用固定时间扰动观... 为了提高导弹对目标的杀伤性,实现导弹在有界的有限时间内对目标进行成功拦截,提出一种基于固定时间收敛的终端角约束滑模制导律。首先,建立了导弹拦截目标的平面制导系统模型,将目标的机动看作未知的有界扰动;其次,应用固定时间扰动观测器对制导系统的扰动进行观测;再次,基于固定时间收敛滑模控制和固定时间扰动观测器设计终端角约束制导律,证明了制导系统的固定时间稳定性,并给出了制导系统状态的收敛域;最后,通过大量的仿真,验证了所设计的制导律能在保证精确拦截目标的同时实现对目标的指定角度打击。 展开更多
关键词 终端角约束 固定时间扰动观测器 固定时间收敛滑模控制 固定时间稳定
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基于非奇异快速终端滑模的多水面船固定时间协同控制 被引量:2
14
作者 王元慧 任哲达 +1 位作者 邵兴超 王心玮 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期2637-2646,共10页
针对多水面船协同控制过程中存在的时变海洋环境干扰、模型参数不确定性、速度测量值未知和输入饱和的问题,提出一种基于非奇异快速终端滑模的固定时间分布式协同控制方案,该方案可保证协同控制系统的全局固定时间稳定性.首先,设计一个... 针对多水面船协同控制过程中存在的时变海洋环境干扰、模型参数不确定性、速度测量值未知和输入饱和的问题,提出一种基于非奇异快速终端滑模的固定时间分布式协同控制方案,该方案可保证协同控制系统的全局固定时间稳定性.首先,设计一个固定时间扩张状态观测器,用于估计速度和集总干扰(包括时变海洋环境干扰和模型参数不确定性);其次,设计一种新型的固定时间辅助动态系统处理输入饱和;再次,基于固定时间非奇异快速终端滑模面提出一种分布式抗饱和的滑模控制器,消除系统的奇异性,并且使得收敛时间上界独立于系统的初始状态;最后,为了避免在编队控制律中使用邻船的加速度,设计一种改进的一致鲁棒精确微分器估计邻船的加速度信息.仿真结果验证了所提方案的有效性. 展开更多
关键词 多水面船系统 固定时间扩张状态观测器 固定时间非奇异快速终端滑模控制 输入饱和 一致鲁棒精确微分器
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在轨组装卫星自适应姿态控制 被引量:1
15
作者 钱晓莱 王瀚霆 +2 位作者 王小琰 郭禹辰 赵亚涛 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第6期47-57,共11页
结合在轨组装卫星姿态敏感器冗余配置和质量参数未知的特点,为了抑制敏感器测量误差和参数不确定性干扰对组装卫星的姿态影响,首先建立陀螺/GPS/星敏多传感器联邦滤波算法,利用残差卡方检验方法实现敏感器故障的检测、隔离和重构,提高... 结合在轨组装卫星姿态敏感器冗余配置和质量参数未知的特点,为了抑制敏感器测量误差和参数不确定性干扰对组装卫星的姿态影响,首先建立陀螺/GPS/星敏多传感器联邦滤波算法,利用残差卡方检验方法实现敏感器故障的检测、隔离和重构,提高姿态确定精度和结果可靠性.在此基础上,通过参数辨识算法估计组装卫星质量参数,提出自适应固定时间滑模控制算法,提高滑模控制在未知干扰下的控制精度,降低参数选取范围改善系统颤振.最后通过数值仿真验证了本文算法的有效性,组装卫星姿态精度小于0.0002°,姿态稳定度小于0.0003(°)/s,表明所提算法实现了组装卫星的高精高稳姿态控制. 展开更多
关键词 自适应固定时间滑模控制 联邦滤波 在轨组装卫星
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带有执行器故障的多水面船固定时间分布式滑模协同控制 被引量:3
16
作者 夏国清 任哲达 +1 位作者 孙显信 夏天 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1239-1248,共10页
针对未知环境干扰、未知执行器故障等多水面船协同控制问题,提出一种带有执行器故障的多水面船固定时间分布式滑模协同控制方法,可保证协同控制系统的全局固定时间的稳定性.首先,设计一种固定时间干扰观测器,用于估计集总扰动(包括未知... 针对未知环境干扰、未知执行器故障等多水面船协同控制问题,提出一种带有执行器故障的多水面船固定时间分布式滑模协同控制方法,可保证协同控制系统的全局固定时间的稳定性.首先,设计一种固定时间干扰观测器,用于估计集总扰动(包括未知环境扰动和未知执行器故障);其次,引入固定时间非奇异快速终端滑模面,可有效地消除系统的奇异性,改善系统的抖振;然后,提出一种基于固定时间非奇异快速终端滑模面和固定时间干扰观测器的分布式容错控制器,使得收敛时间上界与系统初始状态无关;最后,通过仿真实验验证所提出控制律的有效性. 展开更多
关键词 多水面船系统 固定时间干扰观测器 固定时间非奇异快速终端滑模控制 执行器故障 未知环境干扰
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高速变形飞行器制导控制一体化设计方法
17
作者 何昊 王鹏 《航空学报》 CSCD 北大核心 2024年第S1期299-312,共14页
针对高速变形飞行器制导和姿态回路耦合特性强所导致的分离设计难问题,以反步法和固定时间滑模控制方法作为基础,利用变形飞行器的变形特性,设计了一种考虑飞行器变形特性的制导控制一体化方法。首先建立了飞行器在变形条件下的六自由... 针对高速变形飞行器制导和姿态回路耦合特性强所导致的分离设计难问题,以反步法和固定时间滑模控制方法作为基础,利用变形飞行器的变形特性,设计了一种考虑飞行器变形特性的制导控制一体化方法。首先建立了飞行器在变形条件下的六自由度完整运动模型,并推导了含有变形附加项的严格反馈形式制导控制一体化模型。随后结合反步法与固定时间滑模控制方法提出了一种新的制导控制一体化设计方法,并通过Lyapunov理论证明了系统的稳定性。最后,在不变形情况下进行了传统方法与所提出设计方法的对比,验证了新方法的快速性和有效性;在有无变形情况下进行了新方法的对比,验证了变形情况下制导控制一体化设计的优越性。 展开更多
关键词 变形飞行器 制导控制一体化 反步控制 固定时间滑模控制 标称轨迹跟踪
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A novel robust fixed time synchronization of complex network subject to input nonlinearity in the presence of uncertainties and external disturbances
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作者 Mehrdad SHIRKAVAND Mohammad Reza SOLTANPOUR 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第2期418-431,共14页
This paper studies the global fixed time synchronization of complex dynamical network,including non-identical nodes with disturbances and uncertainties as well as input nonlinearity.First,a novel fixed time sliding ma... This paper studies the global fixed time synchronization of complex dynamical network,including non-identical nodes with disturbances and uncertainties as well as input nonlinearity.First,a novel fixed time sliding manifold is constructed to achieve the fixed time synchronization of complex dynamical network with disturbances and uncertainties.Second,a novel sliding mode controller is proposed to realize the global fixed time reachability of sliding surfaces.The outstanding feature of the designed control is that the fixed convergence time of both reaching and sliding modes can be adjusted to the desired values in advance by choosing the explicit parameters in the controller,which does not rest upon the initial conditions and the topology of the network.Finally,the effectiveness and validity of the obtained results are demonstrated by corresponding numerical simulations. 展开更多
关键词 complex dynamical networks fixed time sliding mode control SYNCHRONIZATION input nonlinearity UNCERTAINTIES disturbances
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