基于模型的動(dòng)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(gè)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)檢測(cè)出系統(tǒng)發(fā)生的故障，并對(duì)故障原因、特征進(jìn)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(cè)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(jì)方法、未知輸入觀測(cè)器方法、特征結(jié)構(gòu)配置方法、等價(jià)空間(方程)法、H∞最優(yōu)化方法、強(qiáng)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(shí)建模理論與方法的研究》(No.60574051)為背景，開展了基于模型的動(dòng)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(xiàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了深入研究，取得了一些研究成果如下； 1.首先，綜述了動(dòng)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(cè)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(cè)器和故障檢測(cè)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(cè)方法，主要介紹了雙線性系統(tǒng)故障檢測(cè)濾波器(BFDF)方法，對(duì)帶有輸出不確定性的雙線性系統(tǒng)進(jìn)行了故障檢測(cè)，給出了BFDF存在的充分必要條件和設(shè)計(jì)BFDF的具體步驟。針對(duì)殘差的方向性問題，又研究了一種基于等價(jià)控制的概念對(duì)雙線性系統(tǒng)進(jìn)行故障重

4、構(gòu)，而不通過殘差來得到故障信號(hào)，實(shí)現(xiàn)雙線性系統(tǒng)的故障診斷。 3.針對(duì)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(cè)器對(duì)狀態(tài)值和未知參數(shù)同時(shí)進(jìn)行估計(jì)，然后多次仿真比較分析，可實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)，且證明了對(duì)未知參數(shù)的估計(jì)提高了故障診斷算法的有效性。 4.針對(duì)采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，研究了一類基于觀測(cè)器的非均勻采樣數(shù)據(jù)多率系統(tǒng)的故障檢測(cè)濾波器設(shè)計(jì)問題。利用提升技術(shù)和未知輸入觀測(cè)器來設(shè)計(jì)故障檢測(cè)濾波器，并通過H∞最