通信协议离散事件系统故障的时间可诊断性分析

研究了基于离散事件系统的通信协议故障的时间可诊断性问题.时间可诊断性从系统运行角度分析系统模型的可诊断程度,为系统后续的故障诊断分析提供理论依据.通信协议离散事件系统存在数据传输过程中节点多、部分关键节点信息不能直接获取等缺点导致不可观故障分析十分困难,利用可观变迁序列和变迁触发时间重构故障事件的发生结合整数线性规划问题,提出基于部分可观标签时间Petri网的时间可诊断性分析方法.通信协议离散事件系统的数据传输过程的重要环节对应为变迁,标定各变迁点火时间区间,建立部分可观标签时间Petri网模型,通过状态类图重构故障事件的发生并修正变迁点火时间区间.根据检测时间点,遍历所有满足可观变迁触发时间和序列信息的路径,判断系统故障的时间可诊断性.最后建立通信协议离散事件系统的部分可观标签时间Petri网模型,结合系统工作过程中各执行机构可观测状态,对系统不可观部分故障进行时间可诊断性判断,验证算法的有效性.     

在离散事件系统中寻找诊断路径的方法

利用简单的编码理论提出一种在离散事件系统的故障诊断中快速找到诊断路径的方法.该方法通过状态编码,降低了在离散事件系统诊断同步过程中的时间复杂度,消减了诊断路径冗余.能够在给定的观测集合上快速提取诊断路径,更适合实际观测事件较少的系统.在模型完备假设下,除首次根据观测集合进行诊断需要指数级时间外,后续观测诊断时间降低到多项式级.实验验证了方法的有效性.     

DEDS故障诊断方法在电梯中的应用

针对电梯这种复杂机电系统难以建模的特点，提出基于随机自动机的离散事件动态系统（DEDS）故障诊断方法．深入研究电梯门系统的故障机理，对各元件的典型故障进行分类，并抽象出各元件的事件集和状态集．将传感器信息和事件发生的可能性信息加入逻辑模型，得到系统的随机自动机模型．把门锁装置从门系统中分离出来，建立电梯门锁装置的随机自动机模型，构建电梯门系统和门锁装置的随机诊断器．通过随机诊断器，对门锁系统故障发生的概率进行在线估计，并对门主体系统的可诊断性进行了分析．此方法为复杂机电系统的故障诊断提供了一条有效途径．     

基于ARMAX模型的挖掘机液压系统故障检测

根据挖掘机的可靠性水平和智能化程度,提出了一种基于ARMAX(Auto-Regressive Moving Average Exogenous)模型的挖掘机液压系统故障检测方法.使用系统正常状态下的信号样本建立系统的ARMAX辨识模型,通过休哈特控制图分析ARMAX辨识模型的输出残差,以获取故障检测的阈值;然后,将系统故障状态下的信号样本代入ARMAX辨识模型,当模型残差超过阈值,即能判定系统发生故障.实验分析表明,基于ARMAX模型的故障检测方法够有效地检测挖掘机液压系统产生的故障.图3,参10.     

一种生成不完备诊断模型的方法

利用在线生成模型方法解决因建模不完备而产生的系统不可诊断问题. 该方法通过离线建立的可扩展模型和确定可诊断性时得到的最大观测长度, 在线判定是否存在不完备行为; 根据在线运行的历史数据和观测时间确定不完备行为并进行分类, 重新定义诊断模型并生成诊断; 取消了完备性假设, 当系统中存在未定义行为时, 可得到诊断结果而非盲目扩展, 因此建模过程中进一步减少了设备依赖性.     

一种生成不完备诊断模型的方法

利用在线生成模型方法解决因建模不完备而产生的系统不可诊断问题. 该方法通过离线建立的可扩展模型和确定可诊断性时得到的最大观测长度, 在线判定是否存在不完备行为; 根据在线运行的历史数据和观测时间确定不完备行为并进行分类, 重新定义诊断模型并生成诊断; 取消了完备性假设, 当系统中存在未定义行为时, 可得到诊断结果而非盲目扩展, 因此建模过程中进一步减少了设备依赖性.     

模糊离散事件系统的多故障诊断

针对诊断器不能只依赖自身就能判断诊断的缺点,基于不可区分串的概念,提出一种模糊离散事件系统的多故障诊断方法.首先,基于极小可观测事件构造模糊自动机相应的诊断器,用于寻找不可区分串的集合;其次,根据诊断器的性质,提出模糊离散事件系统的多故障可诊断的充分必要条件;最后,通过实例进行验证.结果表明:该方法为模糊离散事件系统的多故障诊断提供一种简单可行的新途径.     

NCS的事件触发通讯机制与主被动混合鲁棒容错控制设计

针对具有时变时延的不确定线性网络化控制系统,在离散事件触发通讯机制下,研究了执行器任意失效故障情形下的主被动混合鲁棒容错控制.首先建立基于离散事件触发通讯机制的闭环故障NCS模型,并基于H∞控制思想,设计了鲁棒故障检测观测器;其次通过离线设计的被动鲁棒容错控制器确保系统在已知故障发生时稳定,未知故障发生初期减缓系统性能下降速度;同时利用鲁棒故障检测观测器实时在线检测故障,并重构控制器补偿任意未知故障对系统的影响.最后通过仿真算例验证了文中方法的可行性.     

利用系统动态模型参数“在线”诊断电机故障

为了解决电机故障的在线诊断,首先对电机的系统动态模型参数进行在线最小二乘估计,根据估计的系统模型参数的变化,利用基于模型参数估计方法实现系统故障检测。根据模型参数的检测诊断方程,识别系统的故障因素,结合应用实例,证明其方法是可行有效的。     

部分可观时间Petri网故障的贝叶斯诊断

针对双组元推进系统中环境复杂且部分关键信息无法通过传感器获取,提出基于部分可观时间Petri网故障诊断性的贝叶斯估计方法。研究了基于部分可观时间Petri网的双组元推进系统故障诊断性的贝叶斯估计问题。系统过程的变迁分为可观和不可观,结合变迁触发关系和变迁时间信息,建立Petri网模型的状态类图。遍历所有满足可观测变迁触发时间和序列信息的路径,对于诊断结果为可能故障系统,建立故障变迁对应的贝叶斯Petri网模型,将不可观变迁设置为贝叶斯变迁,根据可观变迁触发状态估计不可观变迁触发概率,进一步判断系统故障状态。最后,建立了基于部分可观Petri网的整体推进系统模块,通过仿真实验验证了算法的有效性。     

基于Sigma点卡尔曼滤波的燃气轮机气路故障诊断

针对燃气机复杂的机械和电子控制系统易发生故障的问题,利用Sigma点卡尔曼滤波进行了燃气轮机的在线非线性故障诊断.首先改进了燃气轮机滤波用离散非线性模型,提高了模型精度.采用单形采样构建Sigma点卡尔曼滤波器,降低了计算量.在Simulink平台实现了气路故障诊断系统,并进行了单故障、复合故障、渐变故障、突变故障的测试验证.结果表明:设计的诊断系统具有较高的检测、跟踪精度和故障模式、燃气轮机工况适应性.     

基于有限状态机的被动测试错误诊断

针对被动测试错误诊断算法只能推测出被测系统可能存在错误却无法准确定位错误的问题，提出了一种逐步定位系统实现错误的层次递进的方法．先利用测试序列的输入输出信息并结合错误模型生成初始诊断错误集合，再依据测试套上下文使用错误检测算法对该集合进行筛选，最后经连续观察或结合主动测试进行错误区分．实例验证结果表明，所提方法能够对绝大多数有单个实现错误的有限状态机模型进行错误定位．     

基于模型诊断的贝叶斯解释及应用

在基于模型诊断的基础上，建立了贝叶斯模型．该模型首先假设系统的所有状态都是可能发生的，并对系统中的各个元件设定一个先验概率．当系统的观测与预期不符合时，利用最小冲突集的概念得到系统可能的状态．之后根据各个系统状态的对应概率计算出元件发生故障的后验概率，该后验概率本质上是一个边缘概率分布，它在数值上表示了元件发生故障的可能性，确定了故障查找顺序．用一个数字故障电路的实例验证了该方法的有效性，井对其存在的问题进行了讨论．     

基于混杂系统及多元线性回归的电液伺服系统参数性故障建模

为了有效地诊断电液伺服系统参数性故障,提出一种基于混杂系统及多元线性回归模型的电液伺服系统参数性故障模型.其过程为:将电液伺服系统的工况抽象为多个离散状态,建立压力-流量的观测模型;以结构参数为回归系数,基于样本数据的线性回归分析辨识模型参数;结合故障参数建立电液伺服系统的故障模型.利用参数辨识实验验证方法的参数拟合精度.研究结果表明:该模型能有效地应用于早期参数性故障的诊断,并能解决并发故障诊断困难的问题.     

漂浮基空间机器人固定时间收敛主动容错控制

针对载体位置不控、姿态受控的空间机器人存在执行机构存在失效及偏置故障的轨迹跟踪问题,设计了基于固定时间收敛的主动容错滑模控制算法。首先结合拉格朗日法推导出了包含力矩偏置及力矩失效故障的空间机器人系统动力学方程;其次,为消除故障对系统稳定性的影响,引入扩张状态观测器,以实现对故障的动态观测,并在此基础上设计基于固定时间收敛滑模控制器以实现主动容错控制。所提方法具备收敛时间与系统初始状态无关,仅需调节控制参数即可保证系统轨迹在固定时间内收敛的优点。最后通过仿真验算,仿真结果表明所提算法能对故障进行精确观测并在失效故障和偏置故障发生条件下保证系统轨迹精确跟踪及稳定控制,同时相较于其他算法所提算法收敛时间更短,稳态误差更小以及拥有出色的故障观测能力和更强的容错控制能力。     

基于IMM-UKF方法的机电作动器突发性故障诊断研究

飞机飞行控制系统机电作动器（electromechanical actuator,EMA）的突发性故障会影响到飞机的飞行安全性,甚至导致飞机失控.针对EMA的突发性故障,提出一种基于交互式多模型（interactive multiple model,IMM）和无迹卡尔曼滤波（unscented Kalman filter,UKF）相结合的故障诊断方法.该方法利用UKF不仅能更好地逼近状态方程的非线性特性,而且能使滤波器具有更好的稳定性和更低的计算量要求;利用IMM不仅解决了可测量参数偏少导致的故障诊断困难的问题,而且还改善了发生的故障与预先假设的故障差异较大的情况下故障诊断的快速性和准确性.通过对某型EMA进行故障诊断,仿真结果表明所提出的IMM-UKF故障诊断方法可以实现对EMA部件和传感器故障的快速准确诊断.      

基于自适应滤波辅助残差χ2法的导航系统故障诊断方法

针对残差χ2法对软故障检测不敏感,且当量测噪声阵不准确时,也不能很好地检测突变故障的问题,提出了一种限制自适应滤波辅助残差法的诊断方法。基于贝叶斯理论推导出一种限制自适应滤波,利用其自适应调节性在线估计量测噪声阵,抑制滤波预报值跟踪软故障,以辅助残差χ2法进行故障检测。为了克服直接隔离故障法导致滤波精度降低,误检率增加的问题,提出了基于一步预测的故障处理和重构方法,即用前一时刻解算的结果预测当前时刻的导航信息。仿真结果表明,所提出的方法能实时有效地诊断出突变和软故障,保证系统在故障阶段的精度,并使系统在故障消失后及时恢复正常,提高了系统的可靠性。     

基于多重预设广义频率响应函数模型的故障诊断方法

为了避免在基于非线性谱分析的故障诊断中估计被分析系统当前的广义频率响应函数（GFRF），提出了一种基于多重预设GFRF模型的故障诊断方法。该方法使用不同的预设GFRF模型来表征系统的各种工作模态，并根据各预设模型与系统当前状态的匹配程度来判定系统故障，应用这一方法对实际的车辆减震弹簧的故障进行了诊断，测试结果表明，该方法对于工程应用是可行的，且该方法能避免在线估计GFRF，具有在线计量小、便于用微处理器实现的优点。     

一种基于RBF神经网络的传感器故障诊断方法

针对传感器故障，提出了一种基于RBF神经网络的集成故障诊断方法，用RBF神经网络建立传感器故障模型，对系统的状态和故障参数进行在线估计，然后将故障参数与修正的Bayes分类算法（MB算法）相结合，进行传感器故障在线检测、分离和估计。对连续搅拌釜式反应器（CSTR）的仿真结果表明，该集成故障诊断方法能够对多重传感器进行故障进行快速准确的分离和估计，并对传感器故障具有容错性。     

基于ARCH模型的组合导航缓变故障容错方法

为了解决缓变故障的检测和容错问题,针对容错设计中小幅度增长的缓变故障,考虑组合导航系统导航传感器的特点,提出了一种新的组合导航缓变故障容错方法。定义了滤波器观测信息的故障因子,提供了基于自回归条件异方差模型的故障因子模糊评估方法,并利用故障因子来自适应调整观测噪声协方差阵中相应的量值,从而达到抑制缓变故障的作用。通过仿真分析和实验验证了缓变故障容错方法的有效性。实验结果表明,在导航传感器发生缓变故障时,这种缓变故障容错方法可以有效地改善组合导航滤波精度。