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基于事件触发强跟踪滤波的卫星系统故障估计

控制理论与应用 2023年

作者：刘娇娇薛婷钟麦英山东科技大学电气与自动化工程学院

针对卫星姿态控制系统执行机构故障估计问题,提出一种基于动态事件触发的强跟踪滤波(Strong Tracking Filter, STF)方法.通过将系统执行机构故障增广为系统状态向量,在动态事件触发机制下,采用STF方法设计故障估计器,并对估计器进行线... 详细信息

针对卫星姿态控制系统执行机构故障估计问题,提出一种基于动态事件触发的强跟踪滤波(Strong Tracking Filter, STF)方法.通过将系统执行机构故障增广为系统状态向量,在动态事件触发机制下,采用STF方法设计故障估计器,并对估计器进行线性化处理得到状态估计误差系统,从而实现增广状态估计误差与事件触发误差完全解耦.基于此,故障估计器的设计问题转化为寻找能够最小化增广状态估计误差协方差的滤波器增益矩阵,且增益矩阵的设计与事件参数设置相互独立.与现有的事件触发故障估计方法相比,本文所提方法的主要贡献在于能够使得增广状态估计误差与事件触发误差完全解耦.最后,通过一个卫星姿态控制系统验证了所提算法的有效性.

关键词：卫星姿态控制执行机构故障动态事件触发机制强跟踪滤波器增广系统

基于自适应模糊神经网络的污泥膨胀智能检测方法

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山东科技大学学报（自然科学版） 2022年第1期41卷 98-106页

作者：张璐钟麦英山东科技大学电气与自动化工程学院山东青岛266590

污水处理是一个运行机理复杂,影响因素众多的非线性过程,一旦发生污泥膨胀,会影响泥水分离效果,导致出水水质恶化。为了实现污泥膨胀的在线准确检测,提出一种基于自适应模糊神经网络的智能检测方法(AFNN-ID),实时获取污水处理过程中污... 详细信息

污水处理是一个运行机理复杂,影响因素众多的非线性过程,一旦发生污泥膨胀,会影响泥水分离效果,导致出水水质恶化。为了实现污泥膨胀的在线准确检测,提出一种基于自适应模糊神经网络的智能检测方法(AFNN-ID),实时获取污水处理过程中污泥膨胀的动态特性;设计一种基于检测模型误差的多指标评价策略,实现了污水处理过程污泥膨胀状态的检测。利用实际污水处理厂的运行数据对所提出的污泥膨胀智能检测方法进行测试,验证了其有效性。

关键词：污泥膨胀智能检测自适应模糊神经网络多指标评价

具有多测量数据包丢失的线性离散时变系统故障检测滤波器设计

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自动化学报 2015年第9期41卷 1638-1648页

作者：李岳炀钟麦英济南大学自动化与电气工程学院济南250022 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

研究存在多数据包丢失现象的线性离散时变系统有限时间域内故障检测滤波器(Fault detection filter,FDF)设计问题.在数据包具有时间戳标记的条件下,设计基于观测器的FDF作为残差产生器,构造两类FDF.其一为H-/H∞-FDF或H∞/H∞-FDF.定义... 详细信息

研究存在多数据包丢失现象的线性离散时变系统有限时间域内故障检测滤波器(Fault detection filter,FDF)设计问题.在数据包具有时间戳标记的条件下,设计基于观测器的FDF作为残差产生器,构造两类FDF.其一为H-/H∞-FDF或H∞/H∞-FDF.定义故障到残差和未知输入到残差的广义传递函数算子,将此类FDF设计问题转换为随机意义下H-/H∞或H∞/H∞性能指标优化问题.其二为H∞-FDF,将此类FDF设计问题转化为随机意义下的H∞滤波问题.采用基于伴随算子的H∞优化方法,通过求解递推Riccati方程,得到上述两类FDF设计问题的解析解.通过算例验证所提方法的有效性.

关键词：线性离散时变系统数据包丢失 Riccati方程 H∞滤波故障检测滤波器

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线性时滞系统主动容错H_∞控制

系统工程与电子技术 2009年第11期31卷 2693-2697页

作者：董全超钟麦英山东大学控制科学与工程学院山东济南250061 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

采用一种具有广义内模控制结构的反馈控制器,研究一类线性时滞系统的主动容错H∞控制问题。针对可由外系统描述其动态行为的故障,设计了基于观测器的故障估计器,并在此基础上将在线故障估计信息用于控制器的故障补偿,提出了基于广义内... 详细信息

采用一种具有广义内模控制结构的反馈控制器,研究一类线性时滞系统的主动容错H∞控制问题。针对可由外系统描述其动态行为的故障,设计了基于观测器的故障估计器,并在此基础上将在线故障估计信息用于控制器的故障补偿,提出了基于广义内模控制的主动容错控制系统设计方法。应用时滞系统有界实引理,推导并证明了问题可解的依赖于时滞的充分条件,给出了这类主动容错控制系统设计的具体步骤。算例验证了该方法的有效性。

关键词：主动容错控制时滞系统广义内模控制故障估计观测器

基于SWT与等价空间的LDTV系统故障检测

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自动化学报 2017年第11期43卷 1920-1930页

作者：薛婷钟麦英北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100190 山东科技大学电气与自动化工程学院青岛266590

为提高基于等价空间的线性离散时变(Linear discrete time-varying,LDTV)系统故障检测的检测性能,本文提出一种基于平稳小波变换(Stationary wavelet transform,SWT)与等价空间的LDTV系统故障检测方法.通过引入SWT对基于低阶等价关系构... 详细信息

为提高基于等价空间的线性离散时变(Linear discrete time-varying,LDTV)系统故障检测的检测性能,本文提出一种基于平稳小波变换(Stationary wavelet transform,SWT)与等价空间的LDTV系统故障检测方法.通过引入SWT对基于低阶等价关系构造的残差进行多尺度滤波,将残差产生器设计转化为不同尺度下的多目标最优化问题,保证了各尺度下残差对干扰鲁棒性和对故障灵敏性指标的最小化,同时利用SWT快速算法获得一组多尺度残差信号.进一步,对产生的多尺度残差信号进行多分辨率分析,从而实现较宽频率范围内故障信号的检测,有效降低了故障漏报率.最后,通过仿真实验验证了本文方法的有效性.

关键词：故障检测等价空间平稳小波变换 LDTV系统

不确定奇异时滞系统的鲁棒H∞故障诊断滤波器设计

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自动化学报 2008年第8期34卷 943-949页

作者：陈莉钟麦英山东大学控制科学与工程学院

研究一类受参数不确定性和干扰影响的奇异时滞系统鲁棒故障诊断滤波器设计问题.把基于观测器的故障诊断滤波器作为残差产生器,将故障诊断滤波器设计归结为H_∞滤波问题,使产生的残差信号即为故障的H_∞估计,给出了鲁棒H_∞故障诊断滤波... 详细信息

研究一类受参数不确定性和干扰影响的奇异时滞系统鲁棒故障诊断滤波器设计问题.把基于观测器的故障诊断滤波器作为残差产生器,将故障诊断滤波器设计归结为H_∞滤波问题,使产生的残差信号即为故障的H_∞估计,给出了鲁棒H_∞故障诊断滤波器存在的充分条件,并利用锥面互补线性化迭代算法得到了故障诊断滤波器设计的线性矩阵不等式求解方法.算例验证了算法的有效性.

关键词：奇异时滞系统故障诊断滤波器线性矩阵不等式

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基于鲁棒极限学习机的污泥膨胀智能检测方法

山东科技大学学报（自然科学版） 2022年第3期41卷 111-120页

作者：焦广利张璐钟麦英山东科技大学电气与自动化工程学院山东青岛266590

污水处理运行数据中常含有离群点,严重影响污泥膨胀检测效果。针对该问题提出一种基于鲁棒极限学习机的智能检测方法。首先,考虑到极限学习机的输出权值由最小二乘估计获得,易受离群点的影响导致模型鲁棒性较差,通过引入M-估计技术构建... 详细信息

污水处理运行数据中常含有离群点,严重影响污泥膨胀检测效果。针对该问题提出一种基于鲁棒极限学习机的智能检测方法。首先,考虑到极限学习机的输出权值由最小二乘估计获得,易受离群点的影响导致模型鲁棒性较差,通过引入M-估计技术构建基于鲁棒极限学习机(RELM)的离群点检测模型,实现离群点的检测和修正。其次,建立基于鲁棒极限学习机的污泥膨胀检测模型,根据污泥膨胀检测模型误差及阈值逻辑完成污泥膨胀的检测。最后,利用污水处理厂采集的运行数据对提出的智能检测方法进行验证。实验结果表明,本研究方法不仅可以实现离群点的有效修正,而且可以完成污泥膨胀的准确检测。

关键词：污泥膨胀鲁棒极限学习机检测模型智能检测

存在多步测量数据包丢失的线性离散时变系统鲁棒H_∞故障检测滤波器设计

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自动化学报 2010年第12期36卷 1788-1796页

作者：李岳炀钟麦英山东大学控制科学与工程学院济南250061 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

研究了类存在多步测量数据包丢失的线性离散时变系统故障检测滤波器(Fault detection filter,FDF)设计问题.采用基于观测器的鲁棒H∞故障检测滤波器作为残差产生器,将故障检测滤波器的设计问题转化为一类随机时变系统的H∞滤波问题,基于... 详细信息

研究了类存在多步测量数据包丢失的线性离散时变系统故障检测滤波器(Fault detection filter,FDF)设计问题.采用基于观测器的鲁棒H∞故障检测滤波器作为残差产生器,将故障检测滤波器的设计问题转化为一类随机时变系统的H∞滤波问题,基于Riccati方程推导并证明了其存在的充分必要条件.将滤波器参数矩阵求取转化为二次型优化问题,通过求解Riccati方程,得到滤波器参数矩阵的显式解.算例验证了所提算法的有效性.

关键词：故障检测滤波器线性离散时变系统多步数据包丢失 Riccati方程

一种改进的挠性陀螺POS标度因数误差补偿方法

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仪器仪表学报 2012年第7期33卷 1469-1476页

作者：郭佳钟麦英北京航空航天大学惯性技术重点实验室新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191

针对航空遥感的作业环境特点,分析了一类位置姿态测量系统(position and orientation system,POS)用挠性陀螺的标度因数与输入角速度之间的关系。通过实验发现了在小角速率范围内陀螺标度因数与输入角速度呈规律性的"双曲线"关系。提出... 详细信息

针对航空遥感的作业环境特点,分析了一类位置姿态测量系统(position and orientation system,POS)用挠性陀螺的标度因数与输入角速度之间的关系。通过实验发现了在小角速率范围内陀螺标度因数与输入角速度呈规律性的"双曲线"关系。提出了一种改进的多位置动静混合误差标定与补偿方法。首先根据输入角速度的正负分别标定陀螺标度因数并建立两者的对应关系,然后在误差补偿时根据输入角速度的方向和数值变化更新标度因数及其他误差系数,进而提高误差补偿精度。实验结果表明,利用改进方法进行误差补偿后POS角测量精度可以提升约20%。

关键词：挠性陀螺位置姿态测量系统标度因数标定误差补偿