基于时间冗余的一致空间法在故障检测及隔离中的应用

研究基于时间冗余的一致空间法在线性时不变系统故障检测及隔离中的应用.指出系统在某一时刻某个故障在一致空间中位于固定方向.通过选取最优转换矩阵,将这一方向与其它因素在一致空间中所在方向相分离,提出一种故障隔离的方法.仿真实验表明,在传感器、执行器和元件均可能发生故障并且系统存在未知输入的情况下可实现故障检测及隔离.     

一类非线性不确定切换系统的鲁棒可靠控制

研究了含有结构参数扰动的一类非线性不确定切换系统的鲁棒可靠控制问题.假定非线性项满足范数有界性条件,参数不确定性可以是时变的.当执行器“严重失效”——未失效执行器的部分不能镇定原系统时,利用多Lyapunav函数法,给出了混杂状态反馈可靠控制器的设计, 使得闭环系统对所有可能的不确定性和所有允许的执行器失效,在所设计的混杂状态反馈可靠控制器下是渐近稳定的.仿真结果验证了结论的有效性.     

基于自适应观测器的非线性时滞系统故障检测与估计

针对具有模型不确定性、时滞现象的非线性动态系统的执行器故障,在某些假定的条件下,采用自适应观测器建立有效的残差信号,实现对系统故障的检测和估计,且利用Lyapunov理论对自适应观测器的设计进行了分析,获得了相应的自适应调节规则.仿真例子验证了提出方法的有效性.     

基于先验知识的单输入规则模块连接区间二型模糊控制器的设计

为解决单输入规则模块连接区间二型模糊控制器的设计缺少系统化方法的问题,提出了一种利用先验知识中所包含信息来系统化地构建单输入规则模块连接区间二型模糊控制器的方法.考虑了3种类型的关于被控系统的先验知识:被控系统的反对称性、单调性以及闭环系统的局部稳定性,并将这些先验知识转化成了对单输入规则模块连接区间二型模糊控制器参数的约束.将所提方案应用到了倒立摆系统的稳定性控制上.倒立摆系统控制器的设计过程表明:这些先验知识有助于系统化地设计单输入规则模块中的模糊规则,并能减小控制器参数的可行搜索区域.仿真结果验证了所提方案的有效性以及先验知识在控制器综合过程中的有用性.     

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.     

测试性评估与验证的超几何分布法

分析了现有故障检测率RFD和故障隔离率RFI验证方法存在的问题,改用故障检测覆盖率RFDC和故障隔离覆盖率RFIC作为测试性指标参数,提出了测试性评估与验证的超几何分布法.基于故障检测(隔离)成功数的超几何分布,利用极大似然法思想研究了RFDC(RFIC)指标的点估计方法,利用贝叶斯公式研究了区间估计方法,并给出了测试性验证规则.仿真结果表明,与传统的二项分布法相比,对于样本总体确定情况下的测试性验证,超几何分布法的评估和验证结果更加准确,更加适应当前电子装备检测设备的特点,适用于测试性指标RFDC和RFIC的评估和验证.     

一类非线性级联系统层次化执行器故障诊断方法研究

研究了一类非线性级联系统中执行器内部参数与全局系统运行的相关性问题,利用系统全局可测信息隔离故障执行器并识别执行器内部故障参数.应用可逆理论及基于模型的故障诊断方法,形成了一种系统级与设备级相结合的互联系统层次化执行器故障诊断方案.通过将执行器视为独立子系统与过程子系统互连,构成互连非线性动态系统;并进行互连系统的可逆...     

分布式网络环境下系统跳变执行器故障诊断

针对存在输入干扰的分布式网络环境下系统跳变执行器故障问题,建立了连续时间马尔可夫跳变执行器故障系统模型,并设计了残差生成器.对于多系统网络传输下存在系统跳变的情况,首先在空间几何方法中的不可观测子空间以及空间分割投影运算基础上,运用H∞优化技术和线性矩阵不等式(LMI)方法完成残差生成器参数求解,实现残差对输入的解耦以及与故障的对应关系,并通过残差输出值与预设阈值对比来确定系统中的故障情形,最终完成分布式网络下系统跳变的执行器故障检测与隔离.通过仿真实验验证了算法的有效性.     

非线性系统故障诊断的伏尔泰拉泛函理论

本文提出了关于非线性系统故障诊断的一种新理论——伏尔泰拉(Volterra)泛函理论,发展了非线性系统的参数识别模型和故障证明的决策方法,它是一种SAT方法,适用于线性和非线性系统的故障诊断和故障隔离;同时它又是完全解析的频域中的符号法,因而适用于任意动态的非线性系统。     

不确定非线性时变时滞系统的可靠H∞控制

研究了不确定非线性时变时滞系统的可靠H∞控制问题.系统考虑了状态滞后、参数的不确定性、非线性及外部扰动.参数不确定性满足匹配条件,同时非线性满足有界条件.目的是设计一个状态反馈控制器,对于所有可允许的不确定性,使得当部分执行器失效时,系统仍能保持渐近稳定.基于Lyapunov泛函方法,通过求解一个线性矩阵不等式就可得到可靠H∞状态反馈控制器.用数值算例及仿真结果验证了所给方法的有效性.     

强跟踪滤波器在AUV执行机构故障诊断中的应用

建立了AUV的推力器及舵等执行机构的偏差型故障模型；引入强跟踪滤波器理论，采用SFEKF算法(一种采用时变渐消因子实现的强跟踪滤波器算法)在线估计AUV状态及执行机构故障偏差，利用贝叶斯决策方法对得到的残差进行分析，实现了AUV执行机构的故障诊断；仿真验证了强跟踪滤波器在AUV执行机构故障诊断中的有效性．     

基于遗传小波神经网络的非线性动态自治网络故障诊断仿真算法

为避免用状态方程计算和分析非线性动态网络的约束计算困难,特别是计算响应跨越边界时间的问题,针对非线性动态自治网络,提出一种基于规范式分段线性化总体表达式以及非线性网络的混合参数方程.求解该方程组可得到非线性动态自治网络的故障响应仿真算法,再由小波提取故障响应的特征.采用遗传算法对BPNN进行结构和参数优化,将得到的电路故障状态特征输入至遗传优化的BP神经网络进行故障诊断.仿真结果表明了该故障诊断算法的有效性.     

具有保性能的容错控制

文章针对执行器故障,给出了一种具有保性能主动容错控制器的设计方法。这种控制器的设计方法是将问题转化为线性矩阵不等式(LMI)问题来解决的,利用MATLAB中LMI工具箱快速得到。该控制器设计方法既没有传统被动容错器保守性问题,也没有主动容错控制器在没有正确的故障检测和分离决策情况下稳定性的危险性问题。换言之,正确的故障检测和分离决策将进一步加强系统的优化性能。最后给出了仿真实例,仿真结果说明该方法是正确可靠的。     

离散非线性系统状态和故障估计

针对同时含有执行器故障和传感器故障的离散Lipschitz非线性系统,提出一种可以同时估计系统状态、执行器故障和传感器故障的观测器设计方法。首先,通过系统状态向量的扩展,将原系统化为形式上不含传感器故障的广义Lipschitz非线性系统;然后,对得到的广义系统设计可以同时估计系统状态和执行器故障的观测器;最后,将观测器设计过程化为求解线性矩阵不等式的形式。仿真结果表明,所提方法具有有效性、正确性以及优越性。相较于现有很多方法,所提方法具有高效快捷的特点,具有较强的实用性。     

基于增量动态逆的大型民用飞机容错控制策略

作动器故障是大型民用飞机飞行安全中面临的重要难题,为此,提出一种增量动态逆的容错控制方法,来解决飞行控制系统故障模式下的安全飞行控制问题.首先建立大型民用飞机非线性动力学模型及执行器故障模型;其次,根据非线性动态逆理论,提出增量形式的动态逆算法,并针对执行器故障模式,设计相应的容错控制器,增量动态逆控制引入加速度信号反...     

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.      

基于滑模观测器的非线性系统故障检测与重构

 为提高控制系统的安全性和可靠性,针对非线性系统传感器的故障诊断问题,提出一种利用滑模观测器进行故障检测和重构的方法。首先引入积分变量将传感器故障转化为执行器故障,通过对执行器故障的诊断间接诊断传感器故障。针对转化后的系统构造滑模观测器,进而实现传感器故障重构。采用Lyapunov稳定性理论,证明设计的滑模观测器的稳定性。对于构造的滑模观测器,给出一种用线性矩阵不等式方法求解的简便算法。最后,对于文献中给出的非线性系统,就不同的故障类型作用在传感器上的几种情形进行仿真。仿真结果表明,所设计的滑模观测器能够准确地重构非线性系统中传感器的缓变故障和突变故障;当系统存在未知扰动时,所设计的滑模观测器也能准确地重构故障。该方法从开始就对故障进行重构,避免了产生和评价残差信号的复杂性。     

基于扩展卡尔曼滤波器的液压驱动器状态估计

本文的液压驱动器属于不可观测的非线性系统,普通的状态观测器难以胜任系统的状态估计,故采用扩展卡尔曼滤波器对液压缸活塞腔和杆腔压力进行估计.建立了液压系统的4阶非线性状态空间模型,用高斯-牛顿法拟合模型参数,用关节角度信号通过扩展卡尔曼滤波器估计液压驱动器状态.仿真结果表明该方法可以精确估计液压缸压力,实验结果显示该方法估计的关节扭矩接近测量值;从而验证了扩展卡尔曼滤波器估计液压系统状态的有效性,为基于状态的故障诊断和液压驱动器控制提供了一定的借鉴.     

一类非线性不确定时滞系统的鲁棒容错控制

基于Lyapunov稳定性理论,针对一类具有非线性不确定的时滞系统,提出了鲁棒容错控制器的设计方法.就传感器失效故障和执行器失效故障2种情况,在非线性不确定性满足增益有界条件下,通过求解线性矩阵不等式(LMI)分别给出了在正常情况下和有失效故障情况下闭环系统都能渐近稳定的充分条件和控制器设计方法.该方法利用LMI可方便地得到容错控制器设计结果.设计实例和仿真结果验证了该方法的有效性.