構(gòu)造性自適應(yīng)觀測器設(shè)計(jì)方法研究及其在故障診斷中的應(yīng)用.pdf

1、狀態(tài)估計(jì)和參數(shù)估計(jì)在故障診斷、自適應(yīng)控制、容錯(cuò)控制等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，自適應(yīng)觀測器就是通過狀態(tài)和參數(shù)的聯(lián)合估計(jì)達(dá)到該目標(biāo)的一類遞歸算法。本論文主要圍繞自適應(yīng)觀測器的設(shè)計(jì)問題展開，探討了一類構(gòu)造性自適應(yīng)觀測器設(shè)計(jì)方法，并將其應(yīng)用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的故障診斷。主要研究工作如下:
　　 1.針對(duì)現(xiàn)有的自適應(yīng)觀測器沒有考慮狀態(tài)方程和輸出方程同時(shí)含有未知參數(shù)的情況，用構(gòu)造性方法對(duì)狀態(tài)方程和輸出方程同時(shí)含有未知參數(shù)的連續(xù)線性時(shí)變系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種帶指

2、數(shù)遺忘因子的自適應(yīng)觀測器，并給出了使該自適應(yīng)觀測器滿足全局指數(shù)收斂性的持續(xù)激勵(lì)條件。與應(yīng)用于增廣系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)估計(jì)的Kalman濾波器相比，自適應(yīng)觀測器方法有著簡單的收斂性條件和數(shù)值仿真上易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。數(shù)值仿真結(jié)果表明該自適應(yīng)觀測器具有良好的快速收斂性、跟蹤性及抗干擾性等期望性能。
　　 2.將上文設(shè)計(jì)的連續(xù)線性時(shí)變系統(tǒng)自適應(yīng)觀測器推廣到離散線性時(shí)變系統(tǒng)，針對(duì)狀態(tài)方程和輸出方程同時(shí)含有未知參數(shù)的多輸入多輸出離散線性時(shí)變系統(tǒng)，用

3、構(gòu)造性方法設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)觀測器，并給出了使該自適應(yīng)觀測器滿足全局指數(shù)收斂性的持續(xù)激勵(lì)條件。數(shù)值仿真表明該自適應(yīng)觀測器具有收斂性、跟蹤性及抗干擾性等期望性能。
　　 3.基于高增益觀測器和自適應(yīng)估計(jì)理論，針對(duì)狀態(tài)方程和輸出方程同時(shí)含有未知參數(shù)的一類一致能觀的單輸出非線性系統(tǒng)，用構(gòu)造性方法設(shè)計(jì)了一種聯(lián)合估計(jì)狀態(tài)和未知參數(shù)的自適應(yīng)觀測器。該自適應(yīng)觀測器的參數(shù)估計(jì)采用時(shí)變增益矩陣，結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)設(shè)置簡單。給出了使該自適應(yīng)觀測器滿足全局

4、指數(shù)收斂性的持續(xù)激勵(lì)條件，并在理論上簡潔地證明了該自適應(yīng)觀測器的全局指數(shù)收斂性。數(shù)值仿真結(jié)果表明該自適應(yīng)觀測器具有期望的性能，如快速收斂性、跟蹤性等。
　　 4.進(jìn)一步將上文單輸出非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)觀測器設(shè)計(jì)推廣到一類更一般的多輸出非線性系統(tǒng)，并給出了使該自適應(yīng)觀測器滿足全局指數(shù)收斂性的持續(xù)激勵(lì)條件。仿真表明該自適應(yīng)觀測器可以快速跟蹤未知參數(shù)的變化。
　　 5.一般情況下，殘差是變量測量值和它的數(shù)學(xué)解析值之間的解析冗余，

5、故障的發(fā)生會(huì)引起系統(tǒng)的殘差發(fā)生改變?；谀Ｐ偷墓收显\斷方法是通過對(duì)測量信號(hào)處理技術(shù)生成殘差的，本質(zhì)上是對(duì)包含所需屬性的原始數(shù)據(jù)的一種轉(zhuǎn)換，因此依賴于殘差的設(shè)計(jì)。本文基于前一部分已設(shè)計(jì)的自適應(yīng)觀測器對(duì)線性時(shí)變系統(tǒng)的加性故障設(shè)計(jì)殘差，并在理論上分析殘差的性質(zhì)。該殘差同時(shí)考慮了執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障和傳感器故障。數(shù)值仿真表明所設(shè)計(jì)的殘差對(duì)被監(jiān)視的故障是敏感的。
　　 6.汽車在行駛過程中，主動(dòng)懸架系統(tǒng)是影響乘客舒適程度和安全的最重要部件之一，而