离散切换系统的H_-/H∞故障检测滤波器设计

为解决离散时间线性切换系统的故障检测问题,设计了满足混合H_-/H_∞性能指标的鲁棒故障检测滤波器.首先,通过构造故障检测滤波器来得到残差,并且为提高故障检测的性能,使用加权H_∞性能指标和H_-性能指标表示残差对于扰动的鲁棒性以及对于故障的敏感性,进而将鲁棒故障检测滤波器的设计问题转化为混合H_-/H_∞性能指标下的多目标求解问题.接着,利用多Lyapunov函数方法和平均驻留时间技术,先得到了初步的滤波器设计结果,然后通过引入松弛变量的方法解除了Lyapunov矩阵和系统矩阵的耦合,得到了保守性较低的结果,并将其表示为线性矩阵不等式形式.最后,使用一个例子进行仿真,为其设计了故障检测滤波器的参数矩阵,并得到了残差评价函数的仿真图形.仿真结果表明,所设计的故障检测滤波器可以实现故障检测的功能.

具有多测量数据包丢失的线性离散时变系统故障检测滤波器设计

研究存在多数据包丢失现象的线性离散时变系统有限时间域内故障检测滤波器(Fault detection filter,FDF)设计问题.在数据包具有时间戳标记的条件下,设计基于观测器的FDF作为残差产生器,构造两类FDF.其一为H-/H∞-FDF或H∞/H∞-FDF.定义故障到残差和未知输入到残差的广义传递函数算子,将此类FDF设计问题转换为随机意义下H-/H∞或H∞/H∞性能指标优化问题.其二为H∞-FDF,将此类FDF设计问题转化为随机意义下的H∞滤波问题.采用基于伴随算子的H∞优化方法,通过求解递推Riccati方程,得到上述两类FDF设计问题的解析解.通过算例验证所提方法的有效性.

存在多步测量数据包丢失的线性离散时变系统鲁棒H_∞故障检测滤波器设计

研究了类存在多步测量数据包丢失的线性离散时变系统故障检测滤波器(Fault detection filter,FDF)设计问题.采用基于观测器的鲁棒H∞故障检测滤波器作为残差产生器,将故障检测滤波器的设计问题转化为一类随机时变系统的H∞滤波问题,基于Riccati方程推导并证明了其存在的充分必要条件.将滤波器参数矩阵求取转化为二次型优化问题,通过求解Riccati方程,得到滤波器参数矩阵的显式解.算例验证了所提算法的有效性.

Delta算子离散化系统H_∞故障检测滤波器设计

基于线性矩阵不等式(LMI)方法,研究基于Delta算子离散化系统的H∞故障检测问题.把故障和扰动看作广义扰动,利用H∞控制理论,以LMI形式给出了Delta算子离散化系统的H∞故障检测滤波器存在的充分条件.仿真实例表明了设计方法的有效性,所设计的滤波器不但能保证闭环Delta算子系统系统渐近稳定,具有所期望的H∞性能,且保证快速采样时其对故障的检测效果接近于连续系统的检测效果.

存在多路数据丢失的线性离散时变系统故障检测滤波器设计

本文研究一类存在多路测量数据丢失的线性离散时变系统故障检测滤波器设计问题,系统的数据丢失现象由一族在给定区间范围内取值的相互无关的随机变量描述。采用基于观测器的鲁棒H∞故障检测滤波器作为残差产生器,通过引入新的随机变量,将故障检测滤波器的设计问题转化为一类具有乘性噪声影响的随机时变系统有限时间域内的H∞滤波问题。运用Lyapunov函数法和伴随算子理论,基于Riccati方程推导并证明了使得滤波器增广系统满足均方指数稳定性和H∞性能的充分条件。将滤波器参数矩阵的求取转化为二次型优化问题,通过求解此Riccati方程,得到滤波器增益矩阵和后置滤波器矩阵的解析解。最后通过算例验证了所提算法的有效性。

基于故障检测滤波器的歼击机结构故障检测

提出一种新的适用于多种故障类型的故障检测滤波器设计方法 ,该方法基于故障输出空间 ,通过配置左特征向量来设计检测增益阵以实现对系统参数的小范围变化 ,具有较好的鲁棒性 ,避免了采用多个检测滤波器对不同的故障进行检测。同时 ,研究了残差与控制输入和故障程度的关系 ,提出了自适应检测阀值设计方法 ,并将其应用于歼击机的结构故障检测。

基于LPV模型的鲁棒故障检测滤波器设计

针对航空发动机动态过程中由于模型误差造成故障检测误报的问题,采用雅克比方法建立航空发动机动态线性变参数(LPV)数学模型反映发动机动态特性,利用特征结构配置法设计故障检测滤波器,较好地消除了模型偏差对故障检测准确率的影响。通过某型涡扇发动机控制系统传感器典型软、硬故障检测仿真实验表明,该方法提高了残差信号对模型误差和未知输入信号的鲁棒性,对发动机加减速过渡过程中故障检测准确度高,实时性好。

基于故障检测滤波器法的飞行控制系统故障检测

针对某型无人机飞行控制系统,在分析3种舵面损伤典型故障机理的基础上,利用故障检测滤波器法对其进行故障检测。根据建立飞机舵面发生故障模型并假设其损伤故障表示式,再将滤波器的极点实部大于40,定位于相关平面左半部,使观测器瞬态响应衰减,并使滤波器状态估计值收敛到系统的状态值。仿真证明该方法可行。

一种新颖的故障检测滤波器设计

研究了含有未知输入线性系统的故障检测问题 ,针对传统方法丢失信息或繁琐复杂的缺点 ,设计了一种新颖的故障检测滤波器。该方法使未知输入在故障发生前衰减到几乎处处为零 ,系统近似为无未知输入的标准系统。残差只敏感于故障 ,动态的实现了未知输入与故障的分离。仿真结果表明 ,该方法效果很好。

连续切换系统H_∞/H_-故障检测滤波器设计

针对连续切换系统的故障检测问题,设计了满足H∞/H-性能指标的故障检测滤波器。首先,通过构造故障检测滤波器得到残差,并引入了一种能同时体现残差对扰动的鲁棒性和对故障的敏感性的性能指标,利用H∞理论把求解滤波器的问题转化为H∞优化问题;其次,应用线性矩阵不等式(LMI)技术,对此性能指标进行优化。接着,利用Lyapunov函数方法和平均驻留时间技术验证所设计的增广滤波误差切换系统是指数稳定的,并且具有H∞性能水平;最后,在此基础上给出并证明了该滤波器设计问题解的存在性条件和被设计的滤波器的增益矩阵和权值矩阵的求解方法,并将其表示为线性矩阵不等式形式,以便利用Matlab工具箱求解并验证结果的有效性。较少的决策变量和较多的计算使所得的结果具有较小的保守性。

基于鲁棒故障检测滤波器的传感器故障诊断

本文讨论了鲁棒故障检测滤波器在喷气式发动机传感器故障诊断中的应用。鲁棒故障检测滤波器方法使残差既有干扰解耦特性又有方向特性。该滤波器的设计结合了未知输入观测器原理与Beard故障检测滤波器原理。利用未知输入观测器产生的残差对未知输入(干扰)具有鲁棒性,而特定方向性是基于BFDF技术获得的。最后举例说明了该方法的可行性和有效性。

切换系统H_-/H_∞异步切换故障检测滤波器设计

研究混合H_-/H_∞框架下,切换系统的异步故障检测滤波器的设计问题.使用H_-性能指标和加权H_∞性能指标表示残差对于故障的敏感性以及对于扰动的鲁棒性.首先,利用多Lyapunov函数方法和平均驻留时间技术,得到初步的异步切换滤波器设计条件;然后,使用松弛变量的方法解除Lyapunov矩阵和系统矩阵的耦合,得到进一步的设计结果,并将其表示为线性矩阵不等式形式;最后,通过仿真例子验证了所提出方法的有效性.

一类线性Markov跳跃区间时滞系统的鲁棒H_∞故障检测滤波器设计

研究一类线性Markov跳跃区间时滞系统的鲁棒H∞故障检测滤波器设计问题.采用基于自适应观测器的故障检测滤波器作为残差产生器,将鲁棒H∞故障检测滤波器设计问题归结为随机H∞滤波问题.应用Lyapunov-Krasovskii方法,通过引入松弛矩阵推导证明了问题可解的时滞依赖充分条件,并进一步通过求解线性矩阵不等式给出了故障检测滤波器参数矩阵的解.仿真算例验证了所提出方法的有效性.

一类非线性时滞系统的H_∞鲁棒故障检测滤波器设计

研究一类受时变时滞影响的非线性不确定系统H∞鲁棒故障检测滤波器设计问题.首先采用基于观测器的故障检测滤波器作为残差产生器,将故障检测滤波器设计归结为H∞滤波问题;然后应用Lyapunov-Krasovskii方法,推导并证明了问题可解的依赖时滞的充分条件,通过求解线性矩阵不等式得到了观测器增益矩阵的解;最后通过算例验证了所提出方法的有效性.

线性连续时变系统H_∞故障检测滤波器设计

将一类线性连续时变系统的基于观测器的故障检测问题归结为H∞滤波问题.将H∞故障检测滤波器设计问题等价为求一类不定二次型的最小值,并使最小值大于零的问题.引入相应的格林空间随机系统,应用格林空间投影理论和新息分析方法,得到了不定二次型的最小值及其存在条件.通过分析不定二次型最小值存在条件和确保不定二次型最小值大于零,给出了H∞故障检测滤波器存在的充要条件,得到了基于微分黎卡提方程的故障检测滤波器参数矩阵.算例验证了所提出方法的有效性.

多故障鲁棒检测滤波器设计

研究多个执行机构故障的检测和隔离问题 .首先提出多故障情况下检测滤波器的一种设计方法 ,然后针对线性系统A ,B阵的参数不确定性研究检测滤波器的鲁棒性问题 。

一类切换线性系统鲁棒故障诊断滤波器设计

研究具有未知输入扰动的一类切换线性系统的鲁棒故障诊断滤波器设计问题。应用基于观测器的滤波器作为残差产生器,将鲁棒故障诊断滤波器的设计问题归结为H_∞滤波问题。应用线性矩阵不等式技术得到了该问题解存在的充分条件,给出了故障诊断滤波器参数矩阵的求解方法。算例验证了所提方法的有效性。

带有丢包和时变延迟的事件触发故障滤波检测

针对连续时间网络控制系统的事件触发故障检测滤波器和控制器协调设计问题,文中通过综合考虑网络控制系统中的网络诱导延迟和丢包,建立了包含事件触发机制和故障滤波检测器的输出反馈闭环模型。为了降低系统的保守性,运用了Jensen’s不等式的方法。与现有基于Wirtinger的积分不等式方法相比,该方法保守性低,因此设计的故障滤波检测和控制器可以保证残差信号对故障的敏感性。数值仿真结果验证了所提出的事件触发机制的有效性,并通过残差评价函数曲线证明故障检测滤波器可以快速检测系统故障。

时延转移概率部分未知的网络控制系统鲁棒H∞故障检测

针对具有时延的离散网络控制系统,研究了时延转移概率部分未知条件下的鲁棒H∞故障检测问题.首先,利用两个独立的有限维数的Markov链分别描述传感器至控制器时延及控制器至执行器时延,把网络控制系统建模为具有两个Markov链的控制系统.在此基础上构造了故障检测滤波器,利用状态增广的方法建立了闭环系统模型.然后,以矩阵不等式的形式得到了闭环系统随机稳定并满足给定H_∞性能的条件,给出了相应控制器、滤波器增益矩阵及最小H_∞衰减水平的求解方法,并得到了转移概率和最小H_∞衰减水平之间的关系.最后实例仿真表明,所得到的故障检测滤波器不仅对故障敏感而且对外部扰动具有鲁棒性.

基于输出时滞方法的非均匀采样数据系统传感器故障检测(英文)

研究一般非均匀采样数据系统鲁棒传感器故障检测设计问题.首先,基于输出时滞方法将非均匀采样数据系统转换成具有时变时滞输出的连续系统;然后,选择故障检测滤波器作为残差产生器,并将故障检测设计问题描述成一个多目标优化问题,即连续时间过程噪声和离散时间测量噪声对残差信号的H∞范数小于一个给定值,同时传感器故障对残差信号的l2增益大于一个给定值,基于输入输出方法以矩阵不等式的形式给出该多目标优化问题有解的充分条件;进一步的,提出一个迭代算法来权衡噪声鲁棒性与故障灵敏度,并将矩阵不等式转换成可解的线性矩阵不等式.最后,对某型飞控系统的仿真实验验证了所提方法的有效性.