一类非线性时滞系统的鲁棒故障诊断

讨论了一类非线性时滞系统执行器故障的鲁棒故障诊断问题.通过引入一种适当的坐标变换,将一类非线性时滞系统转化为两个低维子系统,研究与非线性项无关子系统的基于状态观测器的鲁棒故障诊断系统设计问题,借助线性矩阵不等式(LMI)技术,推导出依赖时滞大小的解存在的条件以及观测器增益矩阵的求解方法.仿真算例验证了该方法的有效性.     

基于神经网络滑模观测器的飞控系统故障诊断

为了提高控制系统的安全性和可靠性,针对含有扰动的飞控系统执行器微小故障诊断问题,基于神经网络滑模观测器,提出了一种对系统执行器故障进行检测及估计的办法,并证明了该神经网络滑模观测器的稳定性.通过坐标变换将线性系统解耦成两个子系统:一个子系统不含扰动,对其设计神经网络观测器,实现对微小故障的检测;另一个子系统受到扰动和微小故障的双重影响,对其设计滑模观测器,消除未知扰动的影响,保证系统的强鲁棒性.通过飞控系统故障诊断试验平台验证了该方法的有效性.     

基于逆系统方法的非线性系统故障调节

针对一类多输入多输出非线性可逆系统,提出一种基于逆系统原理的故障调节方法.该方法通过设计被控对象的自适应观测器来估计执行器故障,并根据故障估计值,基于逆系统方法产生附加控制律对逆系统进行调节补偿,使得被控对象和经调节后逆系统的串联仍能保持为无故障时的伪线性系统模型,从而在无需改变系统正常控制器参数的情形下,方便地实现对执行器故障的良好性能容错目标.     

基于自适应滑模观测器的故障诊断

讨论了一类线性系统执行器故障的诊断问题.首先应用状态和输出变换,将原系统转化为两个低维子系统,再利用滑模观测器设计理论和等价控制概念重构执行器故障.考虑到实际系统中的不确定因素,上述方法推广到一类线性扰动系统,提出了基于自适应滑模观测器的故障诊断算法.最后,将所提算法应用于某型飞机模型的故障诊断.     

一类非线性控制系统的全局稳定性

讨论了一类由若干非线性子系统互连组成的复杂非线性控制系统的全局稳定性问题。首先给出系统的描述，得出系统的状态方程，然后讨论并得出了系统存在唯一平衡点及全局指数稳定性的充分条件。     

一类不确定非线性切换系统的鲁棒容错控制

利用共同Lyapunov函数技术,研究了一类含有结构参数不确定性和未知非线性扰动的非线性切换系统的鲁棒容错控制问题·给出了各个子系统的状态反馈控制器的设计,使得闭环系统对于结构参数不确定性和未知非线性扰动具有鲁棒性,并且在任意切换下保证闭环系统是全局渐近稳定的·同时当系统的执行器失效时,通过预先给定的失效集,使得闭环系统对于所有发生在给定失效集的执行器失效,在任意切换下是全局渐近稳定的·最后用具体的例子验证了本文设计方法的可行性和有效性·     

非线性系统执行器故障隔离的参数区间法探讨

对非线性系统故障隔离的参数区间法进行了研究,将非线性系统故障隔离的参数区间法加以推广,并用以解决非线性系统执行器故障的隔离问题.采用单连接机械人作为仿真对象对参数区间法在非线性系统执行器故障隔离中的有效性仿真验证,通过在单连接机器人模型上的仿真结果验证了该方法用于非线性系统执行器故障隔离的有效性.     

多变量未知非线性系统容错逆控制方法

针对传统的逆系统在设计上需要精确数学模型和逆模型的解析解的限制,提出一种新的逆系统容错设计方法.该方法仅对非线性不确定系统的可逆部分求逆,通过引入鲁棒滑模观测器,对不可逆部分及执行器故障进行在线估计,从而以补偿方式在线修正逆模型并调节故障,使其在数值上精确地逼近非线性不确定受控对象的逆模型.仿真结果表明:该方法不仅对无显式的多变量未知非线性不确定系统具有良好的控制效果,对执行器故障也有较好的容错效果.     

级联系统执行器故障的自适应诊断

针对一类非线性级联系统的执行器增益故障诊断问题,提出了基于自适应观测器的故障诊断方法.考虑理想情况下的非线性级联系统模型,研究带有未知扰动的非线性级联系统模型.通过设计的自适应检测观测器而产生残差,将残差与事先设定的阈值比较,来确定故障是否发生.所设计的自适应诊断观测器保证了残差信号的收敛及对故障的准确估计;在具有扰动情况下,可以确保信号指数衰减到残差集.对风力发电机非线性级联系统模型的仿真实验验证了设计方法的有效性.     

基于自适应观测器的列车牵引系统执行器故障诊断

针对高速列车牵引系统执行器故障,提出了一种基于自适应观测器的故障诊断方法。针对高速列车纵向运动模型参数不易获得的特点,建立了参数未知的列车动态数学模型。考虑到高速列车牵引系统具有多个执行器,其故障发生时间及位置未知,针对不同故障位置,设计了基于自适应技术的故障诊断观测器,观测器相关参数由自适应律更新,通过观测器与列车系统匹配实现故障诊断,基于李雅普诺夫稳定性定理,证明了匹配观测器的收敛性和不匹配观测器无法收敛,从而诊断出故障位置及时刻。最后通过一个高速列车仿真例子验证了所提故障诊断方法的有效性。     

传感器和执行器故障检测与隔离方法

设计构造一种基于观测器的故障检测与定位方法,该方法对多输入多输出随机系统中传感器和执行器同时发生的故障或分别发生的故障进行检测和定位.为确定故障位置,先将原系统按传感器个数划分成若干子系统,使每个子系统与特定的传感器故障不相关而与其他传感器故障相关,再为每个子系统设计一个观测器,使其对特定的执行器故障不敏感而对其他执行器故障的敏感度最大.由此,利用观测器的信息统计量,经逻辑判别便可确定系统中传感器或执行器故障位置.     

基于逆系统内模控制的非线性系统故障调节

针对一类满足Lipschitz条件的多输入多输出非线性可逆系统,提出一种基于逆系统内模控制的故障调节方法.该方法首先给出一种同时具有比例与积分项的快速故障估计算法,以此为受控对象设计自适应观测器来估计执行器故障,提高故障估计过程的快速性和平稳性;其次,根据故障估计值,基于逆系统方法产生附加控制律对逆模型进行补偿调节,并...     

混沌系统的可靠自适应同步方法

研究一类混沌系统的可靠自适应同步控制问题。这类混沌系统由驱动子系统和受驱动子系统组合而成,其中驱动子系统具有未知的参数同时受驱动子系统可能受到未知故障的影响。首先构造自适应观测器来估计驱动子系统的状态,使得估计误差达到收敛并趋于零。在给定一定的结构性假设条件下,构造了一种基于可靠自适应观测器的被驱动系统。对于驱动系统中带有扰动和未知参数以及未知执行器失效故障的情况下,该系统可以与原驱动系统保持同步。通过构造自适应估计器来对故障参数进行估计,并进一步对故障进行补偿,来达到容错的目的。通过Lyapunov分析方法以及适当的选择观测器的增益参数,全系统的同步性和稳定性得到了保证。仿真算例证明了给出方法的有效性和可行性。     

基于模糊T-S自适应观测器的近空间飞行器故障诊断与容错控制

提出了一种基于自适应观测器的故障诊断与容错控制策略,应用到近空间高超声速飞行器(NSHV)上处理执行器故障.NSHV是非线性、多变量和强耦合的系统,首先使用T-S模糊技术建模,基于T-S模型设计自适应故障诊断观测器(AFDO).然后定义AFDO和实际系统误差的范数作为残差来检测故障,采用自适应故障估计算法估计系统故障.基于所得故障信息,设计容错控制器(FTC)来补偿执行器的失效.通过求解线性矩阵不等式得到AFDO的增益矩阵,采用Lyapunov理论证明了误差系统的稳定性.最后,对高超声速飞行器的纵向模型进行算法验证,仿真结果表明了所提方法的有效性.     

不确定非线性时滞切换系统的鲁棒容错控制

研究了一类结构参数不确定性和未知非线性扰动的非线性时滞切换系统的鲁棒容错控制问题.利用凸组合技术,设计出状态反馈控制器和相应的切换策略,使得闭环系统是全局渐近稳定的.同时当系统的执行器失效时,通过预先给定的失效集,对于所有发生在给定失效集的执行器失效的情况下,使得闭环系统均是全局渐近稳定的.最后通过仿真算例验证了所设计方法的可行性和有效性.     

水下机器人执行器的高斯粒子滤波故障诊断方法

针对智能水下机器人的执行器故障,提出了基于高斯粒子滤波的故障诊断方法.引入控制力(矩)损失参数表示故障,根据6自由度空间运动方程建立执行器故障模型;运用改进的高斯粒子滤波器对参数和运动状态进行联合估计;使用修正的贝叶斯算法检测故障,采用滑动窗口法估计故障的幅值;进行仿真实验并与真实海洋实验数据测试验证.结果表明,该方法能够快速检测故障,且故障幅值的估计精度较高.     

一类多平衡态非线性系统的动态输出反馈鲁棒容错控制

针对一类多平衡态非线性系统,考虑系统具有范数有界时变参数不确定性,存在执行器故障时的绝对稳定控制问题.对于Lur’e型多平衡态非线性系统,基于将Leonov的频域判据转化为H∞次优问题,考虑系统具有范数有界时变参数不确定性,且系统的执行器出现故障时,采用动态输出反馈控制,给出系统鲁棒容错控制器存在性问题的判据,进一步给出了基于LM I(线性矩阵不等式)的鲁棒控制器的设计方法.仿真表明了该方法的有效性.     

随机线性系统多执行器鲁棒故障诊断

针对随机线性控制系统提出了新的故障诊断方法·对于执行器故障情形,通过数学变换将故障转化为系统的未知输入,然后利用未知输入卡尔曼滤波器技术实现执行器故障诊断·诊断算法给出含噪故障估计值·为得到精确值,又采用了小波去噪方法·两种方法有机结合可对同时或接连发生的多执行器参数故障进行有效诊断,故障检测与估计及时准确·最后给出了仿真实例,结果验证了提出方法的正确性·     

用于非线性系统的合成故障诊断方法

鉴于对线性系统的故障诊断方法比较成熟,而对非线性系统的故障诊断还有很大不足的状况,将非线性系统在多个工作点进行分段线性化.在非线性系统中借鉴线性故障诊断方法,对每个工作点的模型进行线性故障诊断设计,取得工作点密度和故障诊断性能的均衡,同时使用动态神经网络对各个工作点的工作参数进行拟合.该方法将一组改进的鲁棒观测器与一个为其确定参数的动态神经网络相结合,对非线性系统进行故障诊断.用典型的3水箱模型验证了这个合成方法,验证结果显示,该方法有很好的全局工作点适应性和对干扰的鲁棒性.     

一类混杂系统多重故障的半定性诊断方法

为解决混杂系统中多重故障诊断等分支研究相对薄弱的问题,以一个三容水箱系统为背景,提出了一类混杂系统多重故障的半定性故障诊断方法.该方法使用混杂自动机对系统进行建模,利用混杂串级神经网络跟踪子系统的状态变化,并考虑了故障改变模式顺序的问题.对元件的多重故障进行了仿真研究,结果表明,该方法能够很好地对系统中的多重故障进行诊断,为混杂系统的多重故障诊断提供了新的实用途径,模糊理论在基于半定性方法的多重故障诊断中具有广阔的应用前景.