存在Markov时延和丢包的飞行器控制系统故障检测

研究了同时存在控制时延和观测丢包的飞行器网络控制系统故障检测滤波器设计问题.考虑网络时延和丢包符合Markov随机过程,将系统建模为离散Markov跳变线性系统;并在转移概率部分已知的情况下设计了故障检测滤波器,将故障检测问题转化为H_∞滤波问题;给出了故障检测滤波器存在的充分条件以及求解方法.通过某飞行器网络控制系统的数值仿真,表明该方法具有较好的检测效果.     

基于滤波器的中立跳变系统参数估计和故障检测

研究了一类含时滞和不确定性的中立跳变系统的参数估计和故障检测问题,通过重构系统,获取了包括未知输入、模型不确定性和时滞的误差动态特性.故障检测滤波器和鲁棒故障检测滤波器的存在条件都以线性矩阵不等式的形式给出.所设计的受限于模态的故障检测滤波器使得系统随机稳定,具有很好的抗扰性能和故障检测能力.仿真示例说明了设计方法的有效性.     

转移概率部分未知的正Markov切换系统的故障检测

研究了一类转移概率部分未知的正Markov切换系统的故障检测问题.通过选择模态相关的故障检测滤波器作为残差发生器,相应的故障检测被描述为正L_1滤波器问题.重点在于设计模态相关的故障检测滤波器,使得残差信号和故障信号之间的误差最小.然后,基于线性余正Lyapunov函数,在给定L_1增益性能指标下,建立了实现闭环系统期望随机稳定性的充分条件.进一步,线性规划方法建立了期望模态相关故障检测滤波器的可解性条件.最后,数值仿真验证了本方法的有效性.     

具有长时延和异步时钟的网络控制系统的故障检测

针对一类同时存在长时延和异步采样时钟的网络控制系统,假定其可能发生的故障,设计了系统的具有时延补偿功能的鲁棒H∞状态观测器,对其进行故障检测.当系统正常时,将观测器系统建模为一类具有不确定性的离散线性切换系统,基于该模型,利用线性矩阵不等式(LMIs)方法给出了系统鲁棒稳定性条件和H∞性能指标的求解方法;当系统发生故障时,观测器残差能够迅速发生跳变,从而检测出故障的发生.仿真示例验证了所提出方法的有效性.     

带有时延和丢包的分布式网络化控制系统故障检测方法

针对带有带宽约束的分布式网络化控制系统,研究了双层监控系统框架下的带有时延和丢包的子系统故障检测方法.针对带有状态时延、输入与输出存在丢包的子系统,将其建模为带有时延的马尔可夫跳跃系统,将故障检测的任务转化为选择适当的滤波器参数,保证扩展系统渐近稳定并满足一定的鲁棒性要求,根据滤波器参数获得系统的残差用于判断故障是否发...     

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.     

离散事件触发通讯下不确定NCS的α-稳定鲁棒容错设计

基于离散事件触发通讯机制,考虑执行器失效故障及饱和约束,研究时变时延网络化控制系统(NCS)具有α-稳定的鲁棒容错设计问题.针对具有参数不确定性的线性受控对象,采用状态反馈控制策略,建立一个涵盖执行器故障与饱和约束、网络时延、事件触发通讯约束的闭环故障NCS模型,基于Lyapunov稳定性理论、容错吸引域定义及改进的Jessen不等式推证出使闭环故障NCS具有α-稳定的时滞/事件共同依赖的不变集充分条件,并给出NCS鲁棒容错控制器与通讯触发参数协同设计的方法.以仿真算例验证文中所述方法可使闭环故障系统具有α-稳定性,进而揭示系统动态性能与数据传输量之间的定性关系.     

随机传输的量化网络化系统故障检测

研究了具有传感器量化数据随机丢失情况下非线性网络控制系统的故障检测问题.考虑到数据量化和网络噪声等不确定因素对网络控制系统故障检测性能的影响,建立了随机非线性网络化控制系统模型,并将网络控制系统的故障检测问题转化为H∞扰动问题.基于获得的扩展滤波误差系统模型,利用李雅普诺夫函数方法,给出了线性矩阵不等式形式的结论,在线性矩阵不等式具有可行解情况下,设计了观测器形式的故障检测滤波器.给出了数据传输率和量化水平与故障检测性能之间的数量关系,仿真结果验证了所得结论的有效性.     

带丢包的网络化控制系统的随机故障检测

为提高网络化控制系统的性能和稳定性,研究系统中同时存在随机故障、丢包以及信号量化的故障检测(FD)问题。用满足Bernoulli分布的随机变量表示故障发生概率,建立存在随机故障的网络化控制系统的数学模型。用FD滤波器作为残差产生机制,借助状态增广的方法将常规的FD滤波器设计问题转化为H∞滤波问题。利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法得到滤波器的参数表达式,从而获得系统的残差,用于判断故障是否发生。仿真验证了所设计的随机故障检测方法的有效性。     

基于时滞补偿观测器的网络化控制系统故障检测

针对一类具有不确定传输时滞的网络化控制系统,基于时滞补偿观测器研究了系统的故障检测问题.在传统的基于观测器的故障检测系统的基础上,根据时滞补偿的思想设计了一种新型的状态观测器,并引入故障的参考模型,得到广义残差系统;利用H∞控制理论,提出了基于H∞滤波器的故障检测方法,并借助线性矩阵不等式(LMI)方法给出了观测器增益矩阵和后滤波器矩阵的解.通过仿真验证了该方法的可行性和优越性.     

一类具有未知干扰的Markov跳变系统故障检测

针对一类具有未知扰动的Markov跳变系统的故障检测问题，设计出了系统的优化故障检测观测器．通过对系统进行重构，获取了包括未知扰动、建模误差等未知输入信号和故障信号的残差动态特性，分别选取残差的扰动信号和故障信号的能量范数指标来体现其对扰动的抑制作用和对故障的灵敏性，并将故障检测观测器的设计描述为一个优化问题．利用构造的Lyapunov函数和线性矩阵不等式，证明并给出了故障检测观测器有解的充分条件，提出了优化设计方法．所设计的观测器使系统具有随机稳定性，抑制干扰能力强，满足所给的范数指标．仿真算例结果表明，在故障发生时，优化观测器可以很灵敏地检测出故障，并能将未知扰动对残差的影响有效地抑制在给定的范围内。     

带分布时滞奇异系统的H∞故障检测

研究了带分布时滞奇异系统的故障检测问题，设计观测器形式的故障检测滤波器作为残差产生器，将故障检测滤波器设计归结为H∞滤波。利用Lyapunov-Krasovskii方法，给出奇异时滞系统H∞故障检测滤波器存在的充分条件。应用线性矩阵不等式技术，得到问题的解。     

奇异系统基于状态观测器的鲁棒故障诊断残差产生器设计的LMI方法

研究了受不确定性扰动影响下奇异系统的鲁棒故障诊断滤波器设计问题.从系统的L₂增益角度出发，将奇异系统基于状态观测器的鲁棒故障诊断滤波器设计问题归结为H_∞优化问题，通过选择适当的加权矩阵和观测器系数矩阵求解H_∞优化问题，即其最优解能最大化残差对故障信号的灵敏度且能够确保残差对不确定性扰动的鲁棒性. 应用线性矩阵不等式技术，给出并证明了该设计问题解的存在条件和求解方法.     

A Delay System Approach to Fault Detection Filter of Networked Control Systems

In this paper,the fault detection filter(FDF) design problem for networked control systems(NCSs) with both network-induced delay and data dropout is studied.Based on a new NCSs model proposed recently,an observer-based filter is introduced to be the residual generator and formulated as an H∞-optimization problem for systems with two successive delay components.By applying Lyapunov-Krasovskii approach,a new sufficient condition on stability and H∞ performance is derived for systems with two successive delay ...     

基于多级观测器的液压伺服系统自适应故障检测与隔离

针对传统的基于固定阈值的故障检测及诊断方法虚警率高,无法有效实现液压伺服系统的故障检测与隔离,提出了一套基于多级观测器的液压伺服系统自适应故障检测与隔离方法。首先,采用第1级RBF网络作为液压伺服系统观测器,通过比较观测器估计输出值与实际系统输出得到残差信号。其次,采用第2级RBF神经网络产生自适应阈值,实现了液压伺服系统自适应故障检测。最后,采用小波包分析提取残差信号特征,利用第3级RBF神经网络实现系统的典型故障隔离。实验结果表明,利用多级观测器模型能够有效实现液压伺服系统的自适应故障检测及隔离。     

基于神经网络预测的网络控制系统故障检测

考虑一类长时延网络控制系统,假定其存在输出时延,对其进行故障检测。通过对网络控制系统时延采样值进行神经网络预测,使之成为无延迟的控制系统。在此基础上,建立了基于神经网络预测的故障观测器误差方程,并证明了该观测器稳定的条件。当系统正常时,只要给定的不等式条件成立,该观测器系统就是稳定的。当系统发生故障时,观测器残差能够迅速发生跳变,从而检测出故障的发生。最后通过仿真示例说明该文方法能够较好预测网络时延,发现系统故障。     

一种用于传感器故障检测的改进残差检验法

针对基于卡尔曼滤波器的残差检验法会跟踪软故障的局限性,提出了一种基于状态递推器的改进方法。然后通过对残差量的正态分布标准化措施,将残差向量整体的χ^2检测问题转化为每个独立分量的偏差检测问题。根据本文方法,不但提高了故障检测灵敏度,同时,具有一定的故障定位能力。仿真结果表明该方法是有效的,能够在很大程度上提高系统的故障检测灵敏度。     

基于鲁棒输入训练神经网络的非线性多传感器故障诊断方法及其应用

针对非线性系统多传感器故障诊断时出现的检测准确性下降和数据重构产生的残差污染问题,提出了基于鲁棒输入训练神经网络非线性多传感器故障诊断模型.在目标函数中引入影响因子函数和可靠性系数,并通过计算机模拟和仿真确定最佳影响因子函数形式,抑制了多个含有显著误差故障数据的不良影响,并增加了具备高可靠性的重要数据影响权重,大大减小...     

LMI Approach to Observer-based FD Systems Designing

Increasing the robustness to the unknown uncertainty and simultaneously enhancing the sensibility to the faults is one of the important issues considered in the fault detection development. Considering the L2-gain of residual system, this paper deals the observer-based fault detection problem. By using of H∞?control theory, an LMI approach to design fault detection observer is given. A numerical example is used to illustrate the effectiveness of the proposed approach.     

基于时滞脉冲系统方法的网络化H_∞滤波

研究了一类具有网络诱导时延和随机丢包的连续线性系统网络化H_∞滤波问题.考虑区间有界的网络诱导时延和伯努利分布刻画的丢包现象,将网络化滤波误差系统建模为一类带有重置方程的时滞脉冲系统.构造合适的Lyapunov-Krasovskii泛函并评估脉冲时刻的能量变化,以可求解的线性矩阵不等式形式设计滤波器,使得滤波误差系统均方渐近稳定并满足给定的H_∞干扰抑制水平.通过仿真验证设计方法有效性.