SemihexTM单相电动机定子绕组开路故障的动态仿真研究

对Semihex^TM单相感应电动机定子绕组开路故障运行时的动态过程进行仿真分析。为了得到瞬态特性，推导出电动机定子绕组端电压约束条件，建立起单相Semihex^TM电动机正常运行和故障运行时在αβ0坐标系下的瞬态数学模型，编写计算机仿真程序，通过实例对电动机的定子绕组开路故障状态的瞬态过程进行仿真计算，对仿真结果进行分析。结果表明，在这些故障状态下电动机带额定负载都不可以长期运行。     

开关磁阻发电系统非线性建模及故障仿真研究

在开关磁阻电机非线性电感模型的基础之上,利用Matlab中的电力系统工具箱(PSB)建立了一个四相8/6极开关磁阻发电系统(SRG)完整的非线性模型,仿真结果验证了该模型的适用性.通过对模型施加不同的故障条件,仿真了系统在电枢绕组故障,功率变换器故障以及负载短路故障等多种故障情况下的电压,电流输出波形,并与相关文献的分析结果进行了横向比较.仿真结果表明,开关磁阻发电系统具有较高的容错能力.所提出的故障建模方法及仿真结果对开关磁阻发电系统的故障诊断及容错研究有一定的参考价值.     

基于神经网络的假设检验故障诊断算法研究

传统的χ2检验法通过比较先验信息与量测信息进行故障检测,当先验信息所依赖的模型出现错误时将无法进行有效的故障检测和故障隔离。提出利用神经网络的方法结合χ2检验法进行故障诊断,训练神经网络来跟踪系统模型,则正确的先验信息保存在训练好的神经网络中,系统模型输出与网络模型输出之差作为故障诊断的依据。针对INS/GPS组合导航系统进行算法仿真,该算法能够快速、准确地判断系统故障源,通过故障隔离和系统重构,使系统在故障情况下依然保持正常工作。     

改进的基于三阶段故障过程状态检测模型

基于维修实践中设备两阶段故障过程,利用延迟时间的概念和当前时刻的状态检测历史信息,建立了改进的基于三阶段故障过程的状态检测模型。该模型更接近于设备的真实运行过程。设备运行有4种可能状态出现:正常状态、非严重缺陷状态、严重缺陷状态和故障状态。当检测到系统处于非严重缺陷状态时,采用延迟预防维修策略建立模型。以单位时间设备运行平均费用最小为决策目标,优化检测间隔和阈值时间,通过参考阈值时间来决定是否实施延迟预防维修决策。最后将提出的模型应用于实际案例中,验证了改进的基于三阶段故障过程的状态检测模型的有效性。     

基于Simulink的实时故障检测

提出一种基于观测器的在线动态系统故障检测快速生成方案,利用NetCon系统实现控制器与故障检测系统运行在同一个智能节点上,使得残差的生成与系统的性能联系起来,实现不仅能监控系统的运行情况,还能完成故障检测的功能,同时能够避免闭环控制对故障检测的影响。针对一个实际的伺服电机,是进行离线辨识获得电机的模型;设计一个输出估计器——动态观测器,生成残差信号;通过离线仿真和在线实验证实该方案的有效性,完成从理论到实验仿真,再到实际运用的系统开发过程。     

一种新型鲁棒容错控制器在飞控系统中的应用

讨论了一种新型的鲁棒容错控制器在飞控系统中的应用。该鲁棒容错控制器由两部分组成,主控制器和补偿控制器。首先,建立了飞机的正常标称模型,通过比较标称模型和实际系统的输出生成残差。在飞机无故障情况下,残差近似为零,仅主控制器作用,保证系统在无故障时具有良好的性能;考虑执行机构故障,飞机发生故障后,故障残差不再为零,补偿控制器以残差为输入,输出补偿控制信号,保证系统稳定,补偿故障对系统的影响。仿真结果表明了该新型鲁棒容错控制器的正确性和可行性。     

基于自适应动态无偏LSSVM的故障在线监测

针对无法建立精确数学模型的非线性动态系统,提出一种基于自适应动态无偏LSSVM的故障在线监测模型.该模型通过改进LSSVM的结构风险形式得到无偏的LSSVM,并能够自适应的选择滑动时间窗的长度.在此基础上根据模型动态变化过程中核函数矩阵的特点设计了基于ChoIesky分解的学习算法提高了模型训练效率,实现了非线性系统的在线监测.通过系统输出预测误差的变化,利用Parzen核密度估计方法判断故障的程度.仿真结果表明该故障监测模型在系统正常工作的情况下,能够跟踪系统的动态变化趋势;在系统出现突变故障的情况下,能够快速检测系统故障;在系统出现缓变故障的前提下,能够对系统的故障进行预报.     

基于强跟踪滤波器的液压伺服系统实时故障诊断

为了在线监测运行工况和提高其可靠性,研究了液压伺服系统的实时故障诊断模型和方法.使用强跟踪滤波器联合估计系统的状态和未知时变参数,使用修正的贝叶斯算法检测故障和估计出故障的幅值,从而建立故障诊断模型和实现液压伺服系统的实时故障诊断.仿真结果证实了模型的合理性和可行性,参数估计误差小于1.2%.该方法对模型参数的不确定性具有较强的鲁棒性,能正确检测和分离液压伺服系统的故障.     

机场消防车消防泵系统实时仿真模型的构建

针对机场消防车驾驶训练模拟器中对机场消防车消防泵系统的仿真,提出了消防泵系统仿真模型的构建方法.建立了机场消防车消防用离心泵的仿真模型,经过简化设计,保证了系统运行的实时性能.结合消防车的消防操作,建立消防泵系统操作运行的仿真模型,该模型能够模拟消防车正常消防灭火,还能模拟低转速时消防泵的运行状态.实验表明,消防泵系统仿真模型不但能够满足机场消防车驾驶训练模拟器实时运行的要求,还具有较高的逼真度.     

水压试验系统液压泵的建模与故障仿真分析

在机理分析的基础上,利用AMESim仿真软件对某钢厂水压试验系统的液压泵进行建模与故障仿真分析。建立了轴向柱塞泵的单柱塞运动方程子模型、流量方程的故障子模型,进而建立了完整的液压泵故障仿真模型。在此模型的基础上,通过设置相应参数,完成了液压泵正常工况以及常见故障工况的仿真。仿真结果表明,应用AMESim软件可以有效地对液压泵进行模拟,同时也为进一步深入研究液压泵的故障诊断及预测提供了前提条件和数据支持。     

基于回卷恢复的容错硬实时系统可调度性分析

在硬实时系统中,由于任务超时完成将会导致灾难性后果,因此硬实时系统必须具有实时性和可靠性保障。为了提高硬实时系统的容错能力,基于回卷恢复模型提出了允许容错优先级提升的分配策略。为了获得系统中容错优先级分配的最佳策略,基于任务最坏响应时间的可调度性分析,提出了一种最优的容错优先级配置搜索算法(fault tolerant priority configuration search algorithm, FTPCSA)。该算法能够将搜索空间由O(n!)减少到O(n2)。最后给出了该算法的最优性证明。经过深入分析和实验证明,允许容错优先级提升的分配策略能够在容错优先级继承策略的基础上,进一步提高系统的容错能力     

基于内模原理的变结构最优容错控制

针对系统中发生传感器故障和/或执行器故障的情况,兼顾考虑故障对系统内部状态和外部输出的影响,提出了一种物理上可实现的变结构动态最优容错控制方法.该方法首先利用内模原理设计了故障补偿器以补偿故障对系统输出的影响,然后利用Riccati矩阵方程设计了故障情况下的最优容错控制律.为了解决最优容错控制的物理不可实现问题,采用一种新型的降维故障诊断器,在实现故障诊断的同时完成了对系统状态的观测.最后给出了根据故障的发生情况进行变结构调节的动态最优容错控制的设计步骤.仿真结果验证了该方法的有效性和可靠性.     

贝叶斯框架支持向量机的模拟电路故障诊断

基于贝叶斯证据框架下的最小二乘小波支持向量机，设计了一种新型模拟电路故障诊断方法。将贝叶斯证据框架应用于多类LS-WSVM分类器来选取正规化参数和核参数，并采用小波提升变换对从测试点得到的各种故障状态下输出电压信号进行分解获取多尺度的小波系数，对经处理的小波系数提取出故障特征量，以此作为样本训练多类LS-WSVM分类器来确定模拟电路故障诊断的模型。采用雷达系统模拟电路进行了仿真，结果表明，设计的模拟电路的故障诊断方法效果良好。     

神经网络主元分析的传感器故障诊断方法

针对多传感器故障诊断问题，将神经网络引入主元分析(principal component analysis, PCA)模型之中，提出一基于主元分析的多传感器故障诊断模型。首先，应用传感器正常工作时测量的历史数据，由PCA模型得到所有传感器的预测值。其次，计算传感器系统的平方预期误差值(squared prediction error, SPE),根据系统的SPE值是否跳变，判定有无故障发生。通过分别重构单个传感器信号的SPE值来确定发生故障的传感器。最后,应用一个多传感器故障诊断仿真实例证明了该方案的可行性。     

资源维修效能优化仿真研究

研究了评价战场机动维修分队效能的方法。维修分队对特定地域装备工作系统实施技术保障,为了通用起见,来特别指定所保障的装备。但被选用于参数分析的数值是以战术防空系统的维修分队技术保障为基础。机动维修分队的最终目标是保持武器装备系统有较高的战备完好状态。因此,维修分队效能是以工作武器装备单元的平均数和故障单元不工作的平均时间来度量。连续状态数学模型为解析模型,但它不是一种期望值模型。仿真输出结果是不工作武器装备单元数的概率分布和维修分队效能与使用的统计总结报告。     

Backstepping-based active fault-tolerant control for a class of uncertain SISO nonlinear systems

Active fault-tolerant control is investigated for a class of uncertain SISO nonlinear flight control systems based on the adaptive observer, feedback linearization and backstepping theory. Firstly an adaptive observer is constructed to estimate the fault in the faulty system. A new fault updating law is presented to simplify the assumption conditions of the adaptive observer. The asymptotical stability of the observer and the uniform ultimate boundedness of the fault estimation error are guaranteed by Lyapunov theorem. Then a backstepping-based active fault-tolerant controller is designed for the faulty system. The asymptotical stability of the closed-loop system and uniform ultimate boundedness of the tracking error are proved based on Lyapunov theorem. The effectiveness of the proposed scheme is demonstrated through the numerical simulation of a flight control system.     

三状态系统的可靠性与检测策略

研究具有三种状态的可修系统。该系统工作一段随机时间后,可能直接发生故障,也可能进入异常状态。当系统故障时不需检测就能知道,而当系统工作时必须检测它的诊断参数才能知道它是正常还是异常。系统的诊断参数是多维随机变量,它与系统的工作状态有密切联系并且便于检测,检测就是为了测取该参数的值。利用概率分析、补充变量和最优化方法研究此类系统,导出了系统的可靠性指标、最优检测周期和多维诊断参数的最优临界值。     

Multiobjective fault detection and isolation for flexible air-breathing hypersonic vehicle

An application of the multiobjective fault detection and isolation (FDI) approach to an air-breathing hypersonic vehicle (HSV) longitudinal dynamics subject to disturbances is presented. Maintaining sustainable and safe flight of HSV is a challenging task due to its strong coupling effects, variable operating conditions and possible failures of system components. A common type of system faults for aircraft including HSV is the loss of effectiveness of its actuators and sensors. To detect and isolate multiple actuator/sensor failures, a faulty linear parameter-varying (LPV) model of HSV is derived by converting actuator/system component faults into equivalent sensor faults. Then a bank of LPV FDI observers is designed to track individual fault with minimum error and suppress the effects of disturbances and other fault signals. The simulation results based on the nonlinear flexible HSV model and a nominal LPV controller demonstrate the effectiveness of the fault estimation technique for HSV.     

Sensor fault-tolerant observer applied in satellite attitude control

The observing failure and feedback instability might happen when the partial sensors of a satellite attitude control sys- tem (SACS) go wrong. A fault diagnosis and isolation (FDI) method based on a fault observer is introduced to detect and isolate the fault sensor at first. Based on the FDI result, the object system state-space equation is transformed and divided into a corresponsive triangular canonical form to decouple the normal subsystem from the fault subsystem. And then the KX fault-tolerant observers of the system in different modes are designed and embedded into online monitoring. The outputs of all KX fault-tolerant observers are selected by the control switch process. That can make sense that the SACS is part-observed and in stable when the partial sensors break down. Simulation results demonstrate the effectiveness and superiority of the proposed method.     

考虑传感器故障的磁浮系统容错控制仿真研究

为了提高磁浮列车悬浮系统的可靠性,针对磁浮列车单点悬浮系统模型,设计了一种基于切换策略的主动容错控制器,在传感器故障发生后,通过辨别故障后系统所处的模态,快速将控制器切换到针对当前故障离线设计的控制律,使得故障系统基本维持正常系统的静态和动态性能,最后对设计的容错控制器进行了仿真分析和实验对比验证。