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。

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。

离散LPV系统的鲁棒故障估计

对一类具有仿射参数依赖关系的离散线性参数变化(LPV)系统的鲁棒故障估计问题进行研究.基于增益调度思想,提出一种鲁棒故障估计器的设计方法,所设计的故障估计器与对象具有相同的参数依赖性.首先以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出并证明故障估计器存在的充分必要条件,然后给出故障估计器的构造方法,最后通过一个数值例子展示设计过程.仿真结果表明,所设计的故障估计器可以快速、准确地重构系统中的故障信号.

执行机构故障的航天器姿态容错控制

针对航天器执行机构(飞轮)故障的姿态控制问题,基于线性变参数(LPV)系统设计鲁棒变增益PID容错控制。考虑转动惯量随时间变化和执行机构乘性故障,将航天器姿态动力学转化为不确定LPV系统。设计控制器时,利用仿射二次稳定的方法降低控制算法的保守性,引入保性能控制保证系统的鲁棒性。仿真结果表明,控制方法是有效的。

故障检测滤波器鲁棒性设计新方法

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,采用参数变化率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,同时结合全维非线性未知输入观测器,利用特征结构配置实现故障检测滤波器对于被控对象模型误差和系统不确定性因素的干扰解耦。通过某型涡扇发动机控制系统传感器故障检测仿真表明,减小残差信号与故障信号之间的误差,提高了残差信号对模型误差和未知输入信号的鲁棒性,对发动机过渡过程中故障检测准确度高,实时性好。

基于LPV鲁棒滤波器的大型民机作动器故障检测

针对大型民机飞行控制系统作动器故障,考虑飞机对象和飞行控制系统结构参数随高度和马赫数时变,且测量信号受干扰影响,提出线性参变(linear parameter varying,LPV)系统鲁棒故障检测方法.目标是寻找参变滤波器使残差系统实现参变H∞/H-混合指标,利用回路成形思想将该目标转换为参变H∞鲁棒性能问题,进而使用线性分式变换转换为具有结构不确定性的线性时不变H∞鲁棒性能问题,运用标定有界实引理推导出故障检测滤波器存在的充分条件,并借助Matlab半正定规划工具箱求解滤波器参数,得到的滤波器与被监控对象具有相同的时变参数结构,能够随可测参数自适应调参.最后以B747-100/200大型民机为例,检测其升降舵舵效损伤故障,仿真结果表明本文提出的LPV鲁棒故障检测方法是有效的.

基于LPV观测器的风力机桨距执行器故障诊断

为了快速准确地诊断出风力机桨距执行器故障,在建立的线性变参数(linear parameter varying,LPV)风力机系统的基础上,设计自适应LPV故障观测器.首先,考虑风扰动和故障对系统稳定性的影响,将故障观测器的限制条件扩展到LPV系统,得到自适应LPV故障观测器的限制条件;然后,采用凸分解技术对LPV系统进行近似,从而将求解无穷个线性矩阵不等式的问题转化为求解有限个线性矩阵不等式的问题;最后,利用LMIs工具箱,求解得到自适应LPV故障观测器增益和故障更新增益.仿真结果表明,在处理风力机桨距执行器正弦故障、液压空气含量过高故障和泵堵塞故障方面,该算法比自适应故障观测器算法具有更优的快速性和灵敏度.