基于模型的動態(tài)系統(tǒng)魯棒故障診斷研究.pdf

1、隨著生產(chǎn)水平和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代控制系統(tǒng)的規(guī)模日趨大型化、復(fù)雜化。系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性隨之增加.為了提高控制系統(tǒng)的可靠性和安全性，人們迫切需要建立一個監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)，實時檢測出系統(tǒng)發(fā)生的故障，并對故障原因、特征進行分析、判斷，采取必要的措施，防止災(zāi)難性事故發(fā)生。最近三十年來，故障檢測與診斷(FDD)算法及其在工業(yè)過程中的應(yīng)用收到人們的日益重視。 基于解析模型的故障診斷理論是二十世紀(jì)七十年代最早發(fā)展起來的，經(jīng)過三

2、十多年的迅速發(fā)展取得了許多研究成果，如參數(shù)估計方法、未知輸入觀測器方法、特征結(jié)構(gòu)配置方法、等價空間(方程)法、H∞最優(yōu)化方法、強跟蹤濾波器方法、微分幾何方法等。 本文以國家自然科學(xué)基金《一類非線性系統(tǒng)辨識建模理論與方法的研究》(No.60574051)為背景，開展了基于模型的動態(tài)系統(tǒng)故障診斷方法的研究，作者在查閱了大量相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，進行了深入研究，取得了一些研究成果如下； 1.首先，綜述了動態(tài)系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的研究背

3、景與發(fā)展現(xiàn)狀。接著，研究了基于觀測器方法的線性控制系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的基本方法，主要介紹了未知輸入觀測器和故障檢測濾波器兩種重要方法的基本原理。 2.研究了一類特殊的非線性系統(tǒng)一雙線性系統(tǒng)的故障檢測方法，主要介紹了雙線性系統(tǒng)故障檢測濾波器(BFDF)方法，對帶有輸出不確定性的雙線性系統(tǒng)進行了故障檢測，給出了BFDF存在的充分必要條件和設(shè)計BFDF的具體步驟。針對殘差的方向性問題，又研究了一種基于等價控制的概念對雙線性系統(tǒng)進行故障重

4、構(gòu)，而不通過殘差來得到故障信號，實現(xiàn)雙線性系統(tǒng)的故障診斷。 3.針對非線性系統(tǒng)，討論了一類具有未知參數(shù)的非線性系統(tǒng)的故障診斷方法，通過自適應(yīng)觀測器對狀態(tài)值和未知參數(shù)同時進行估計，然后多次仿真比較分析，可實現(xiàn)故障檢測，且證明了對未知參數(shù)的估計提高了故障診斷算法的有效性。 4.針對采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，研究了一類基于觀測器的非均勻采樣數(shù)據(jù)多率系統(tǒng)的故障檢測濾波器設(shè)計問題。利用提升技術(shù)和未知輸入觀測器來設(shè)計故障檢測濾波器，并通過H∞最