基于观测器的转子系统不对中早期故障

在旋转机械故障中,转子系统不对中故障十分常见。针对传统数据周期采样会出现通讯浪费的问题和系统发生故障时会带来严重损失的情况,研究数据量化和故障的早期判断具有现实意义。采用Luenberger区间观测器的故障诊断方法,通过引入L₁/H_∞性能参数提升观测器残差的故障敏感度和鲁棒性,并且建立新式混合量化器,分析数据量化前后数据变化和量化对故障诊断影响。实验结果表明,故障敏感度的提高可以更早的判断故障是否发生,数据经过量化后减轻了通讯压力并且不影响故障判断,证明本文方法的有效性。     

双端动态事件触发下信息物理系统输出反馈H∞控制

研究了具有双端动态事件触发策略的信息物理系统动态输出反馈H_∞控制问题.首先,将闭环系统建模为具有两个区间时变延迟的线性系统,分别在传感器-控制器和控制器-执行器信道的事件触发策略中引入内部动态变量,建立异步动态事件触发策略的通信机制,通过扩大事件间隔来减少信道中的数据传输量.其次,为了保证闭环系统的稳定性,利用Lyapunov-Krasovskii泛函的方法,推导得出满足系统H_∞性能的渐近稳定性判据;基于这一稳定判据,实现了动态输出反馈控制器和动态事件触发策略的协同设计.此外,证明了事件触发策略下最小触发时间间隔正标量下界,从而排除了Zone现象.最后,用卫星系统的例子说明了所提策略的有效性.     

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.     

融合多级语义特征的双通道GAN事件检测方法

目前事件检测方法往往将句中事件视为独立个体,忽视了句子或文档内事件间的相关关系,且某些触发词在不同语境下可能触发不同事件,而多种语境下训练的词向量会引入与当前语境无语义关联的噪声.针对此问题,本文提出一种融合多级语义特征的双通道GAN事件检测方法,使用多级门限注意力机制获取句子级和文档级事件间的语义相关性,并利用双通道GAN及其自调节学习能力减轻噪声信息的影响,进而提高事件特征表示的准确性.在公开数据ACE2005英文语料上进行实验,F₁值达到了77%,结果表明该方法能够有效获取事件间的语义相关性,并提高语境判定的准确性.      

基于事件触发的间歇传感器故障主动容错控制

提出一种基于事件触发的线性离散系统间歇传感器故障估计和主动容错控制方法。首先,利用一种新的表达方式来描述不同模态下的间歇传感器故障,并针对该故障在传感器输出端引入事件触发机制,通过获取的非均匀采样信息设计故障观测器,实现系统状态和传感器间歇故障的联合估计。然后,根据观测器的估计信息设计容错控制器,通过求解不同故障模态下误差增广系统的线性矩阵不等式,获得满足所有增广系统稳定性要求的公共解。本研究提出的含有事件触发的容错控制方法,可以通过触发机制在间歇故障频繁发生和消失的时段改变控制率调整的频率,减少控制率反复重构的次数并降低系统性能损耗的速度,有效改善控制效果,维护系统性能,减轻系统通讯压力。最后,在无人艇线性模型上进行仿真测试,验证本方法的有效性和优越性。     

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.     

离散事件触发NCS的容错与容侵协同设计方法

针对执行器失效故障和网络攻击,在离散事件触发通讯机制(DETCS)下研究了NCS故障容错与攻击容侵的协同设计问题.首先,给出了DETCS下NCS故障容错与攻击容侵的架构,并以此为基础建立了集触发条件、执行器故障与网络攻击于一体的闭环NCS故障/攻击并存模型;其次,通过构造Lyapunov-Krasovskii泛函,综合应用时滞系统理论、改进的Wirtinger不等式及互反凸组合引理等,推证出了NCS可容错故障/容侵攻击的完整性充分条件,进而给出了鲁棒H_∞容错/容侵控制器与事件触发矩阵的协同设计方法,达到了容错/容侵控制与网络通讯间的协同设计目标;最后,通过仿真算例验证了所得理论结果的有效性与可行性.     

事件触发机制下NNCS的主被动混合容错控制

考虑到具有时变时延的实际NCS的非线性特性以及执行器发生失效故障的随机性,研究了离散事件触发机制下NNCS主被动混合容错控制.首先通过T-S模糊模型建模,并利用并行分布补偿方案以及构造Lyaounov-Krasovskii泛函等方法,基于H∞控制思想,设计了故障检测观测器,以实现对故障的在线检测;然后通过离线设计的被动容错控制器确保在已知故障发生时系统保持稳定,在未知故障发生初期,能减缓系统性能下降的速度,并通过重构控制器来补偿未知故障对系统的影响;最后通过一个仿真算例验证了离散事件触发方式对网络资源的节约性以及所采用方法的有效性.     

一类分数阶系统的有界H∞事件触发跟踪控制

针对一类具有未知外部扰动以及输入饱和且控制方向未知的非同元次分数阶严格反馈非线性系统,研究其基于事件触发机制的自适应有界H_∞跟踪控制问题。结合事件触发策略、有界H_∞控制方法以及Nussbaum增益技术,提出一种自适应神经网络有界H_∞事件触发跟踪控制方法。所设计的控制器能够保证系统的跟踪误差以及闭环系统中的所有信号是有界的,且系统对外部干扰具有很好的抑制作用。此外,所提出的控制策略既可避免非线性系统H_∞控制方法中可能出现的控制器输出值过大的问题,也能使系统的控制输入不再频繁进行更新,进而达到节约通信资源的目的。仿真结果验证了所提出方法的可行性及有效性。     

基于改进型滑模观测器的无位置BLDCM控制

永磁无刷直流电机是多变量、强耦合的非线性系统,为进一步深入研究无位置BLDCM控制方法,以解决估算转子位置以及传统滑模观测器的抖振等问题,提出基于改进型滑模观测器的无位置BLDCM控制方法,引入正弦函数的[-π/2,π/2]部分作为滑模观测器的控制函数,以削弱抖振;同时构建反电动势观测器直接提取反电动势信号,并利用李雅普诺夫理论证明其稳定性,引入CORDIC算法以获取电机转子位置和转速.仿真实验结果表明,该控制策略能够准确估计电机转子位置,同时削弱观测器的抖振问题,提高系统精度和可靠性.     

基于鲁棒观测器的电液伺服系统传感器故障检测与隔离

在电液伺服系统的故障检测中,经常会引入额外的传感器,这些传感器一旦发生故障就会对系统的运行状态产生误判;而且,电液伺服系统本身是一个典型的非线性系统,其运行过程中各种未知和时变的干扰力也会对传感器故障的检测与隔离造成影响.针对这些问题,文中提出了一个基于非线性鲁棒观测器的传感器故障检测与隔离方案,采用非线性鲁棒观测器来对电液伺服系统的非线性及未知干扰进行处理,并采用线性矩阵不等式协助设计观测器以方便求解;对于传感器故障的隔离,采用观测器组结合逻辑判断的方式.文中还通过仿真和实验对所提出的故障检测与隔离方案进行了验证,并根据实验数据的特征设计了自适应阈值对传感器故障进行了故障决策,结果证明所提出的故障检测与隔离方案是有效的.     

模型-数据联合驱动的船舶舵机电液伺服系统早期故障检测

提出了一种模型-数据联合驱动的船舶舵机电液伺服系统早期故障检测方法.首先,建立了系统状态方程,对系统中的常见故障进行了模型解析,并对系统中的各类不确定因素进行了分类分析.其次,为减少各类不确定因素的影响,采用混合式处理方法进行逐层削减.利用系统正常运行状态下的输入输出数据先对系统中的不确定参数进行有效辨识,通过设计鲁棒故障检测观测器来对系统中的固有非线性和未知时变外负载力进行处理和解耦.为了能够对早期故障进行有效检测,利用实际及观测系统数据,构建了基于神经网络的补偿模型,可进一步削减剩余不确定因素对故障检测的影响,从而提高故障敏感性.最后,通过仿真和实验共同验证了这种模型-数据联合驱动故障检测方法的有效性,该方法可用于船舶舵机电液伺服系统及类似系统的在线早期故障检测.     

一种消除电压型磁链观测器中直流偏置误差的新方法

为消除直流偏置积分误差对电压型转子磁链观测器的影响 ,提出了一种新型的闭环积分校正算法。该算法通过引入闭环比例积分 (PI)校正环节和直流偏置积分校正环节对电压型磁链观测器进行校正。可以完全消除直流偏置以及初始值积分误差对转子磁链造成的影响、同时还能保证转子磁链辨识无稳态误差 ,适合于在低速下和无速度传感器的情况下使用。仿真和实验结果验证了这种方法的有效性     

基于降维观测器与多胞体方法的执行器故障检测

针对具有执行器故障且状态方程和输出方程同时受到外部扰动影响的离散系统,研究了降维观测器设计方法和基于多胞体理论的区间估计方法,并在此基础上提出了基于区间估计的执行器故障检测方法。首先,通过适当的状态等价变换,将原系统分解成2个降维子系统,使得一个子系统可以直接解耦干扰。然后,在无执行器故障发生的前提下,基于对干扰解耦的子系统,提出了一种降维观测器设计方法,实现了原系统状态的渐近收敛估计。其次,针对具有干扰的子系统,设计了Luenberger型观测器,并结合多胞体理论,提出了一种对可测输出的区间估计方法。之后,基于可测输出的区间估计,提出了一种残差的构造方法,以此提出了一种执行器故障检测新方法。最后,给出了仿真设计和分析,验证了方法的有效性。     

采用数据降维的固态硬盘故障检测方法

针对固态硬盘SMART数据包含大量高维数据特征导致故障检测准确率不理想的问题,结合固态硬盘SMART数据的时序特点,基于门控循环单元对传统自动编码器的结构做了改进,提出了一种基于门控循环单元稀疏自动编码器降维的固态硬盘故障检测方法(GAL)。首先利用固态硬盘SMART数据训练GRUAE模型,然后利用GRUAE模型中的编码器作为降维的工具,对固态硬盘的原始高维SMART数据进行降维,减少固态硬盘原始SAMRT数据中噪声特征的影响并突出与数据特点更加相关的特征,以提高故障检测的准确率,最后基于降维过的低维SMART数据利用长短时记忆网络进行故障检测。选取阿里巴巴固态硬盘数据集,对多种人工智能算法在准确率、召回率和F_0.5方面进行了比较。实验结果表明：相比于没有采用任何降维手段,采用GAL方法可使两种闪存类型的固态硬盘的故障检测准确率、召回率和F_0.5分别提高4%、5%、4%和4%、8%、5%,分别达到97%、95%、97%和97%、96%、97%;GAL方法的故障检测准确率、召回率和F_0.5分别超出WEFR对比方法53%、2...     

基于动态事件触发机制的双通道时延网络预测控制

本文针对传感器-控制器通道和控制器-执行器通道均存在时延的网络控制系统(NCSs),研究了在动态事件触发机制(DETM)下基于模型的网络预测控制(NPC)问题。通过在静态事件触发机制(SETM)中引入一个内部动态变量,设计了双通道动态事件触发机制,采用龙伯格观测器对系统状态进行估计,提出了基于模型的网络预测控制方法主动对双通道网络时延进行补偿,根据Lyapunov稳定性理论,给出了网络控制系统渐进稳定的充分条件,通过数值仿真验证了所提方法的有效性。     

非线性系统执行器故障检测及重构

针对受到外部干扰的利布希茨非线性系统,讨论了一种观测器匹配条件不满足下的基于观测器的执行器故障检测方法.通过构造辅助输出,使得匹配条件针对该辅助输出得以满足;通过一高阶滑模观测器,不仅估计出辅助输出,还估计出它的微分.基于高阶滑模观测器,提出了一种执行器故障重构的方法.通过引入一个自适应调节项,对利布希茨常数进行自适应性调节,从而设计中无需知道利布希茨常数的大小.最后通过一个3阶系统的仿真,表明了方法的有效性.     

植物与矿物绝缘油热故障产气差异性分析

为研究不同种类绝缘油在热故障下油中溶解气体差异,对山茶籽绝缘油、FR3绝缘油、25#矿物绝缘油及油纸绝缘体系进行了90～250℃及300～800℃模拟变压器热故障试验,使用色谱法分析了热故障下油中溶解气体,得到相应气体组分、百分含量同热故障温度的对应关系。实验表明,热故障下山茶籽绝缘油的主要溶解气体为H₂与C₂H₆,FR3绝缘油为C₂H₆;矿物绝缘油低温（<300℃）热故障下为H₂与CH₄,中、高温（≥300℃）热故障下为CH₄与C₂H₄。植物绝缘油与矿物绝缘油热故障特征气体的差异表明,在变压器故障诊断中应根据绝缘油类型建立适用的油中溶解气体分析方法。     

基于U-net神经网络模型的PM2.5逐小时浓度值预测模型

针对目前多数PM_2.5预测模型泛化能力较差的问题, 提出基于U-net神经网络模型的PM_2.5逐小时浓度值预测模型。该模型通过引入历史风场数据, 将离散的监测站点PM_2.5浓度值插值为PM_2.5网格图; 然后将U-net神经网络作为预测模型, 基于实验区域的10小时内的PM_2.5网格图, 预测下一时刻的PM_2.5网格图。该模型可以利用历史不同时刻提取的PM_2.5浓度值网格图, 在预测区域内所有位置PM_2.5浓度值的同时, 还可以提升预测的准确性以及对PM_2.5浓度值突变情况的适应性。实验结果表明, 所提方法在PM_2.5浓度值短时间突变情况下, 预测精度比传统方法有10%左右的提升。     

工业信息物理系统间隙DoS攻击的自适应事件触发稳定控制

针对具有间隙拒绝服务（DoS）攻击的工业信息物理系统（ICPS）,研究一种基于观测器的自适应事件触发稳定控制方案。首先构造一个观测器估计系统状态,并采用一种新的自适应事件触发通信方案以节约网络资源;然后通过受频率和持续时间限制的间隙DoS攻击对ICPS的影响建立攻击模型,将受到DoS攻击的ICPS划分为DoS攻击活跃期系统和DoS攻击休眠期系统,并用一些过去成功触发状态重构当前受到攻击的状态,得到基于动态估计器的攻击补偿机制,保证系统在DoS攻击活跃期间的渐进稳定;最后运用分段Lyapunov泛函方法、Jensen’s不等式和Schur补引理,得到系统的稳定条件,并提出自适应事件触发参数、观测器增益和控制器增益的协同设计方案。用间歇反应器系统模拟间隙DoS攻击下基于自适应事件触发的ICPS系统稳定性能。仿真结果表明,自适应事件触发策略和基于动态估计器的补偿机制不仅能够提升系统的稳定性,还能有效降低数据传输的次数,系统在静态事件触发策略下的触发次数大约是在自适应事件触发策略下的4.5倍。