基于觀測器方法的時滯系統(tǒng)魯棒故障診斷理論研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對于設(shè)備和被控系統(tǒng)的安全性、可靠性和有效性的要求越來越高，有關(guān)復(fù)雜系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的研究愈來愈受到重視，已成為國際自動控制界的熱點研究方向之一。 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)過近三十年的迅速發(fā)展取得了許多比較成熟的研究成果，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?；谟^測器的方法是故障診斷

2、領(lǐng)域之中一種重要的方法，該方法充分利用了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，具有魯棒性強、效率高和可靠性好等優(yōu)點。本文以未知輸入觀測器方法和故障診斷濾波器方法為例，充分總結(jié)了基于觀測器方法故障診斷的基本原理，并針對倒立擺系統(tǒng)進行了故障檢測和故障分離的仿真研究。 但是，在故障診斷研究領(lǐng)域取得的成果大多數(shù)是針對于非時滯系統(tǒng)的研究。對于時滯系統(tǒng)的研究盡管已經(jīng)引起了國際自動控制界的高度重視，有關(guān)時滯系統(tǒng)的故障診斷理論研究成果相比之下卻很少。另外時滯現(xiàn)象在許

3、多領(lǐng)域都很常見，例如，軋鋼機、基于網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)、化工生產(chǎn)過程、造紙行業(yè)、交通控制等。時滯系統(tǒng)故障診斷理論可在許多相關(guān)領(lǐng)域的實際工業(yè)過程中推廣應(yīng)用。因此研究快速、有效的時滯系統(tǒng)魯棒故障診斷方法具有重要的理論價值和廣泛的實際應(yīng)用前景。 綜上分析，本文提出了對幾類線性時滯系統(tǒng)的基于觀測器的故障診斷濾波器設(shè)計問題研究。對于受L2-范數(shù)有界未知輸入以及模型不確定性影響的一類時滯系統(tǒng)，應(yīng)用基于觀測器的故障診斷濾波器作為殘差產(chǎn)生器，將故障診

4、斷濾波器的設(shè)計歸結(jié)為模型匹配問題，使得殘差對于未知輸入擾動具有較強的魯棒性同時對于故障具有較高的靈敏度，并進一步應(yīng)用H∞優(yōu)化技術(shù)，給出了故障診斷濾波器設(shè)計的LMI方法。對線性時滯系統(tǒng)引入了一類廣義坐標(biāo)變換，得到了只包含輸入、輸出時滯，無狀態(tài)時滯的一種新的系統(tǒng)表達形式?；谛碌玫降南到y(tǒng)模型，選用基于觀測器的故障診斷濾波器作為殘差產(chǎn)生器，使得到的殘差動態(tài)方程為僅包含未知輸入時滯和故障時滯的線性時不變形式，進而可以應(yīng)用已經(jīng)取得的線性時不變系統(tǒng)