基于观测器的非线性不确定系统鲁棒故障检测新方法

针对非线性不确定系统的鲁棒故障检测问题,提出了一种采用统计理论的新方法.通过设计全阶故障观测器产生残差信号,将鲁棒故障检测观测器设计问题转化为H∞优化问题;利用H∞范数描述故障检测的鲁棒性,保证系统的抗干扰能力,同时引入H_范数,确保对故障信号的灵敏度;应用线性矩阵不等式技术给出了该设计问题解存在的条件和求解方法.将统计理论用于故障检测阈值的确定,充分考虑了残差信号的随机特性,使故障决策更加准确和可靠.最后通过仿真实例验证了本文方法的有效性.

设计高阶PI观测器对线性系统故障作鲁棒检测

针对具有干扰的线性定常系统,研究了基于高阶PI观测器的鲁棒故障检测设计问题.基于Sylveste矩阵方程的参数化解,给出了干扰与残差解耦的充要条件,并提出了基于高阶PI观测器的线性系统鲁棒故障检测参数化设计方法.数值算例及仿真分析表明所提鲁棒故障检测参数化设计方法是有效的.

基于自适应模糊状态观测器的非线性系统鲁棒故障检测

针对仿射非线性系统 ,采用自适应模糊系统进行非线性补偿 ,提出了一种基于自适应模糊状态观测器的鲁棒故障检测方法。为确保观测器对噪声干扰和系统参数不确定误差的鲁棒性 ,给出了闭环系统在有界噪声干扰和系统参数不确定误差下的稳定性定理 ,并进行了详尽的证明。

基于自适应模糊输出观测器的非线性系统鲁棒故障检测

针对一般非线性系统的故障检测 ,从工程应用的角度提出了一种基于自适应模糊输出观测器的非线性系统鲁棒故障检测方法。该方法以自适应模糊系统构造未知非线性模型的输出观测器 ,在充分考虑外加噪声干扰和系统误差的情况下 ,通过对一般反向传播学习算法进行改进 ,提出采用鲁棒反向传播学习算法调整观测器参数以辨识系统输出 ,再结合阈值故障检测策略检测系统故障。为保证算法具有较快的收敛速度 ,本文给出了根据模糊规则确定算法初始参数的选择方法并证明了算法的收敛性。仿真结果表明 ,对一般非线性系统故障检测 ,该方法具有有效性和实时性 。

LPV鲁棒故障观测器设计

针对线性参数变化(Linear Parameter Varying,LPV)系统的故障检测问题,采用H-/H∞混合优化方法,对基于LPV模型的鲁棒故障观测器(RFDO)进行设计,基于离散的参数依赖李亚普诺夫函数,得到了系统的LPV鲁棒故障观测器的综合条件,经过转化,观测器的设计问题被转化为一组线性矩阵不等式的求解问题;利用LMI工具求解线性矩阵不等式,得到了系统的LPV鲁棒故障观测器。最后,通过在一点上对故障输入的非线性仿真,验证了该方法的有效性。

具有扰动的非线性系统鲁棒故障估计观测器设计

针对具有扰动的一类非线性系统的故障估计问题,设计了一种新的H∞鲁棒观测器与故障估计滤波器相结合的方法。该方法首先通过引入H∞性能指标,抑制了未知扰动及系统噪声的影响,同时也抑制了故障估计误差受故障变化率的影响,从而增加了故障估计的快速性和鲁棒性;其次,通过H∞鲁棒观测器抑制后的残差信号调整估计故障,然后设计滤波器的阈值,将阈值的大小与残差范数进行比较,判断是否启动滤波器,滤波器的设计使得系统鲁棒性进一步增强。仿真结果验证了所提方法的有效性及正确性。

一类不确定线性系统的鲁棒故障观测器设计

研究线性时不变系统的鲁棒故障观测器设计问题,给定故障检测率,降低误报率作为优化指标,对故障和未知扰动在残差信号中的输出进行滤波。再考虑不确定性影响,运用模型匹配方法,提出了具有不确定性线性系统的鲁棒故障观测器设计方法,并以线性矩阵不等式形式给出问题求解算法。通过求解具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题获得观测器的全局最优解。通过仿真表明,改进的设计方法可有效保障残差信号对故障信号的灵敏度,并改善了诊断性能。

基于状态观测器的鲁棒故障诊断滤波器设计LMI方法

研究受不确定性扰动影响情况下线性时不变连续时间系统的鲁棒故障诊断滤波器设计问题 .引入一种新的体现残差对于故障信号灵敏度和不确定性扰动鲁棒性的性能指标 ,从系统的 L2 增益角度出发 ,将基于状态观测器的鲁棒故障诊断滤波器设计问题形成为 H∞ 优化问题 .然后应用线性矩阵不等式技术 ,给出并证明了该设计问题的解存在条件和求解方法 .并通过简例说明了算法的有效性 .

基于观测器的非线性系统鲁棒H_∞可靠控制

针对非线性不确定系统,在执行器发生故障的情况下,研究了系统的鲁棒H_∞可靠控制器和系统状态观测器的设计.从Lyapunov稳定性和鲁棒H_∞可靠控制的定义出发,通过构建观测器型状态反馈的闭环控制系统,得到了鲁棒H_∞可靠控制器和状态观测器需要满足的不等式.利用相关引理,将不等式转化为等价的线性矩阵不等式,给出了系统的控制器和状态观测器的表达式.经仿真验证,所设计的基于观测器的非线性不确定系统的鲁棒H_∞可靠控制系统,在执行器失效时系统对允许范围内的结构不确定性具有一定的抗干扰和容错能力,检验了所提出方法的有效性和可行性.

基于观测器的l^1鲁棒故障检测方法

基于参数化的控制系统输出观测器 ,将鲁棒控制理论中的l1最优化方法用于故障检测技术 ,提出一种新的控制系统鲁棒故障检测方法 .通过求解一个混合 0 1型整数线性规划问题 ,可得出l1优化残差函数 .

线性参数变化系统的鲁棒故障估计

针对仿射参数变化系统,研究了鲁棒H∞故障估计问题。基于增益调度的思想,提出了一种鲁棒H∞故障估计器设计方法,该方法所设计的故障估计器与对象具有相同的参数依赖性,而且可以通过线性矩阵不等式进行求解。文中通过实例展示了设计的全过程,仿真结果表明本文所给出的方法能够有效地处理一类参数变化系统的故障估计问题。

一类存在参数摄动的线性随机系统的鲁棒间歇故障诊断方法

间歇故障(Intermittent faults,IFs)具有随机性,其检测要求在本次间歇故障消失之前检测出间歇故障的发生,在下一次间歇故障发生之前检测出间歇故障的消失.本文针对一类存在未知时变参数摄动的离散线性随机动态系统,研究了其鲁棒间歇故障检测与分离问题.基于降维未知输入观测器,通过引入滑动时间窗口,本文设计了一组与未知时变摄动解耦的结构化截断残差,并提出其存在的一个充分条件.与传统残差相比,截断残差信号更为显著地反映了间歇故障的发生和消失.为满足间歇故障的检测要求,本文提出两个假设检验分别用于检测间歇故障的发生时刻和消失时刻,并给出了一个详细算法.最后,在沿参考轨道运行的卫星模型上对所述方法进行了仿真实验,结果表明该方法能够有效检测出间歇故障的所有发生时刻和消失时刻,并准确实现故障分离.

非线性系统的鲁棒故障检测与诊断

研究了一类具有未建模动态或扰动的非线性系统的鲁棒故障检测与诊断问题 ,利用神经网络、模糊系统或小波网络等对非线性故障模式进行在线逼近的方法进行故障诊断 .第一步 ,对用于鲁棒故障检测的观测器 ,建立了保证观测器稳定的增益阵的选择条件 ;第二步 ,若检测出发生故障 ,则用神经网络、模糊系统或小波网络进行故障的在线估计 ,建立了估计误差界 。

线性时滞系统的鲁棒故障诊断

研究了一类含有未知输入干扰和模型不确定性的时滞系统故障诊断问题。通过变换,原系统被分成两个子系统,一个子系统不受故障的影响,可以设计鲁棒观测器;另一个子系统受到故障的影响,但是它的状态可以通过测量得到。设计的观测器利用解析冗余方法能够对执行器故障和传感器故障进行诊断。仿真结果表明,算法具有良好的诊断性能。

一种鲁棒故障检测与分离的参数化方法

针对具有未知干扰输入的多变量线性系统,提出一种鲁棒故障检测与分离的完全参数化方法。利用最近的结果,基于Luenberger未知输入观测器矩阵的特征值及一组自由参数向量,分别给出了系统干扰解耦和故障分离的充要条件。通过适当选择满足一些约束的自由参数,仅使用单一观测器实现了鲁棒故障检测与分离设计。该方法提供了所有设计自由度。一个数值例子证明了该方法的有效性。

基于自适应模糊神经网络的非线性系统鲁棒故障诊断

针对一类非线性闭环稳定系统,在考虑噪声干扰和系统参数不确定误差条件下,用自适应模糊系统进行非线性补偿,提出了一种基于自适应模糊状态观测器实现状态观测和故障检测,再由 RBF 神经网络故障逼近器实现故障在线跟踪的鲁棒故障诊断方法。为确保观测器和诊断系统的鲁棒性,给出了闭环系统在有界噪声干扰和系统不确定误差下的稳定性定理,并进行了证明。

非线性离散系统执行器故障鲁棒估计方法的研究

随着科技的高速发展,非线性离散控制系统的研究引起了学者的重视。由于非线性离散系统本身的复杂性,针对非线性离散控制系统故障估计方法的研究逐渐引起重视,并取得了一定的研究成果。研究了一类含扰动的非线性离散控制系统的执行器故障估计问题。首先,通过等价变换建立了含系统执行器故障的增广系统,并构建了非线性故障观测器。考虑到系统的非线性部分,利用线性矩阵不等式(LMI)方法给出了观测器误差动态系统渐近稳定的充分条件。其次,考虑到系统扰动,通过引入性能指标来抑制扰动对故障估计的影响。基于LMI方法,得到了含扰动的故障观测器误差动态系统渐近稳定的LMI条件,并求得了LMI的可行解,从而实现了执行器故障的鲁棒估计。最后,以飞机的纵向运动模型为研究对象,通过数值算例验证了所提执行器故障鲁棒估计方法的有效性及可行性。

线性随机系统状态和参数鲁棒估计算法研究

针对含有元件、传感器故障的线性随机时变系统,提出了一种系统状态和参数鲁棒估计算法.该算法以Masreliez-Martin滤波器(MMF)为基础,将线性随机时变系统进行扩展,并把扩展参数放入状态向量,通过改善后验协方差矩阵,在考虑非高斯噪声时推导出的.最后,为了验证该算法的正确性,将其应用于液压伺服系统中.仿真结果表明,所提出的鲁棒估计算法能很好地对液压伺服系统进行状态和参数估计,并且收敛速度快,在存在非高斯噪声时灵敏度低,证明了其鲁棒性好、适应范围宽等特点.

基于观测器的LPV系统故障检测方法

针对一类线性参数变化(LPV)连续系统的故障检测问题,通过构造合适的输出观测器,获得残差生成器,并通过优化设计步骤,实现对干扰的有效抑制和对故障的灵敏检测。利用依赖参数的Lyapunov函数,在保证残差生成器稳定性的基础上,给出观测器存在的充分条件。应用投影定理,借助附加矩阵解除了基于参数的Lyapunov函数矩阵与系统矩阵的耦合,得到以线性矩阵不等式(LMI)形式表示的求解条件。对于参数变化系统,基于LMI的求解条件为无穷维问题,借助基函数和参数网格化方法,使其转变为可求解的问题。仿真结果表明,应用该方法可以在一定程度上抑制干扰,并能灵敏有效地实现故障检测。

基于键合图的参数不确定性鲁棒故障诊断

混杂系统包含有离散子系统和连续子系统,系统中变量转换复杂,参数存在不确定性,导致故障诊断的误报率较高。针对此问题,以单相全桥逆变器为研究对象,提出运用线性分式变换的键合图(Bond Graph in Linear Fractional Transformation,BG-LFT),建立系统参数不确定性混合诊断键合图(Diagnostic Hybrid Bond Graph,DHBG)模型,并根据模型产生自适应阈值。基于混杂键合图的因果关系和结构特性,从DHBG中导出所有有效模式下的鲁棒解析冗余关系,结合自适应阈值评价残差,实现混杂系统的鲁棒故障诊断。在20-sim中进行建模仿真,仿真结果验证了该方法的有效性。