構造性自適應觀測器設計方法研究及其在故障診斷中的應用.pdf

1、狀態(tài)估計和參數估計在故障診斷、自適應控制、容錯控制等領域有著廣泛的應用，自適應觀測器就是通過狀態(tài)和參數的聯(lián)合估計達到該目標的一類遞歸算法。本論文主要圍繞自適應觀測器的設計問題展開，探討了一類構造性自適應觀測器設計方法，并將其應用于動態(tài)系統(tǒng)的故障診斷。主要研究工作如下:
　　 1.針對現(xiàn)有的自適應觀測器沒有考慮狀態(tài)方程和輸出方程同時含有未知參數的情況，用構造性方法對狀態(tài)方程和輸出方程同時含有未知參數的連續(xù)線性時變系統(tǒng)設計了一種帶指

2、數遺忘因子的自適應觀測器，并給出了使該自適應觀測器滿足全局指數收斂性的持續(xù)激勵條件。與應用于增廣系統(tǒng)進行自適應估計的Kalman濾波器相比，自適應觀測器方法有著簡單的收斂性條件和數值仿真上易于實現(xiàn)的優(yōu)點。數值仿真結果表明該自適應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.將上文設計的連續(xù)線性時變系統(tǒng)自適應觀測器推廣到離散線性時變系統(tǒng)，針對狀態(tài)方程和輸出方程同時含有未知參數的多輸入多輸出離散線性時變系統(tǒng)，用

3、構造性方法設計了一種自適應觀測器，并給出了使該自適應觀測器滿足全局指數收斂性的持續(xù)激勵條件。數值仿真表明該自適應觀測器具有收斂性、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估計理論，針對狀態(tài)方程和輸出方程同時含有未知參數的一類一致能觀的單輸出非線性系統(tǒng)，用構造性方法設計了一種聯(lián)合估計狀態(tài)和未知參數的自適應觀測器。該自適應觀測器的參數估計采用時變增益矩陣，結構形式及參數設置簡單。給出了使該自適應觀測器滿足全局

4、指數收斂性的持續(xù)激勵條件，并在理論上簡潔地證明了該自適應觀測器的全局指數收斂性。數值仿真結果表明該自適應觀測器具有期望的性能，如快速收斂性、跟蹤性等。
　　 4.進一步將上文單輸出非線性系統(tǒng)的自適應觀測器設計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觀測器滿足全局指數收斂性的持續(xù)激勵條件。仿真表明該自適應觀測器可以快速跟蹤未知參數的變化。
　　 5.一般情況下，殘差是變量測量值和它的數學解析值之間的解析冗余，

5、故障的發(fā)生會引起系統(tǒng)的殘差發(fā)生改變?；谀Ｐ偷墓收显\斷方法是通過對測量信號處理技術生成殘差的，本質上是對包含所需屬性的原始數據的一種轉換，因此依賴于殘差的設計。本文基于前一部分已設計的自適應觀測器對線性時變系統(tǒng)的加性故障設計殘差，并在理論上分析殘差的性質。該殘差同時考慮了執(zhí)行機構故障和傳感器故障。數值仿真表明所設計的殘差對被監(jiān)視的故障是敏感的。
　　 6.汽車在行駛過程中，主動懸架系統(tǒng)是影響乘客舒適程度和安全的最重要部件之一，而