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针对四水箱系统的故障检测观测器的设计

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仪器仪表用户 2006年第3期13卷 31-33页

作者：陈晨孙万云郭翔韩仕团华北电力大学自动化系河北保定071003 国电宣威发电有限公司云南宣威655400

本篇论文主要针对四水箱系统、介绍了如何在simulink仿真软件中对其进行系统模型的搭建和仿真还有故障诊断设计。在Luenberger观测器的基础上变换得到适用于该模型的故障检测观测器、输出故障信息,并且能够做到故障分离。

关键词：故障四水箱系统故障检测观测器故障分离

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基于观测器的飞行控制系统故障检测与容错控制技术研究

基于观测器的飞行控制系统故障检测与容错控制技术研究

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作者：王艳萍南京航空航天大学

学位级别：硕士

航空飞行器的内部结构复杂,飞行环境多变,在实际飞行过程中极易受元器件老化以及外界未知干扰的影响而发生故障,损害整个控制系统的运行性能。为了提高现代航空飞行器在执行飞行任务中的安全性,国内外研究学者对故障诊断技术开展了广泛... 详细信息

航空飞行器的内部结构复杂,飞行环境多变,在实际飞行过程中极易受元器件老化以及外界未知干扰的影响而发生故障,损害整个控制系统的运行性能。为了提高现代航空飞行器在执行飞行任务中的安全性,国内外研究学者对故障诊断技术开展了广泛而深入的研究。在进行故障检测时难免会受到未知干扰的影响,为了提高故障检测的快速性和准确度,基于多目标观测器的鲁棒故障诊断技术已经成为该领域的重要研究方法。本文以基于观测器的飞行控制系统执行器故障检测与容错控制技术为课题展开研究,主要工作内容和创新性研究成果如下:第一部分针对Lipschitz非线性离散系统,研究了静态事件触发机制下的鲁棒故障检测问题。首先,为了避免出现网络通信不畅的现象,采用静态事件触发机制来减少不必要的网络数据传输,提高系统的网络通信效率。其次,为了解决全频段H-指标在故障分布矩阵不满足列满秩条件时无法进行设计的难题,利用有限频域H-指标来表征系统对故障的敏感程度,并基于L∞范数理论进行残差评估与动态阈值的选取,构造了有限频域H-/L∞鲁棒故障检测观测器。接着,首次借助可将Lipschitz性质重新表述的相关引理,将含有Lipschitz非线性项的增广状态误差系统转化为统一的线性变参数网络控制系统。最后,应用Finsler引理并引入松弛矩阵,给出了设计静态事件触发机制下的有限频域H-/L∞鲁棒故障检测观测器的充分条件。第二部分研究了静态事件触发机制下的基于中心对称多胞体的集员状态估计故障检测问题。选取适当的阈值来判断系统有无故障是故障检测模块中的常用逻辑,阈值的大小会影响最终故障检测性能的好坏,因此阈值选取方法在故障检测模块中极为重要。目前已有的基于L∞范数理论的阈值选取方法虽弥补了大部分基于H∞范数的阈值选取方法只局限于能量有界信号这一缺点,但仍存在较大的保守性。鉴于此,本文采用基于中心对称多胞体的集员状态估计算法,在构造好有限频域H-/L∞鲁棒故障检测观测器之后,不再选取残差评价函数,而是直接通过迭代运算得到包含干扰的残差函数所属的中心对称多胞体的最小盒子,并选取其上下包络线作为阈值,将其与残差分量进行实时对比,从而实现故障检测。第三部分针对Lipschitz非线性连续系统,研究了自适应事件触发机制下的故障检测与容错控制问题。首先,采用含多个触发参数的自适应事件触发方案来进一步优化采样数据的传输机制以节省更多的网络资源,该机制不仅能反映整个系统的实时信息,而且有助于扩大应用范围。其次,借助可将Lipschitz性质重新表述的相关引理和时滞系统分析方法,将包含状态和故障的增广状态误差系统转化为统一的线性变参数网络时滞控制系统。然后,通过选择合适的增广Lyapunov-Kroasovskii泛函,给出了一种能估计网络诱导时延下的系统状态和加性故障的组合观测器以及容错控制器的一体化设计方法,并在F-404飞机发动机控制系统上验证了该方法的有效性。

关键词：飞行控制系统故障检测观测器事件触发机制有限频域 Lipschitz非线性中心对称多胞体容错控制

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基于事件触发机制的多智能体系统H∞容错一致性控制研究

基于事件触发机制的多智能体系统H∞容错一致性控制研究

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作者：李亚莉兰州理工大学

学位级别：硕士

多智能体系统(Multi-Agent Systems,MAS)的一致性控制因其在实际工程中的广泛应用成为了控制工程领域的一个研究热点。由于智能体之间相互连接、自由配合、相互通信的分布式交互特点引入的个体之间的耦合,使得MAS具有更加复杂的结构和... 详细信息

多智能体系统(Multi-Agent Systems,MAS)的一致性控制因其在实际工程中的广泛应用成为了控制工程领域的一个研究热点。由于智能体之间相互连接、自由配合、相互通信的分布式交互特点引入的个体之间的耦合,使得MAS具有更加复杂的结构和动态特性,加之MAS运行环境的恶劣和复杂性,使得MAS 比单个体系统以及一般的集中式系统更易发生故障,因而,越来越多的学者致力于MAS的故障诊断与容错控制研究。由此,本文针对执行器故障、外界有限能量干扰、有限带宽和通信延时等限制条件,基于分布式事件触发传输策略(Distributed Event-Triggered Transmission Strategy,DETTS)研究了 MAS的H∞容错一致性控制问题。主要内容如下:1)针对具有有向拓扑的MAS,考虑到任意智能体可能发生的执行器故障以及受到外界有限能量干扰的情形,研究了 DETTS下MAS的H∞容错一致性控制设计问题。基于既节约网络通讯资源又实现容错一致控制的目的,在容错控制器前引入了分布式事件触发器,提出了一种分布式事件触发传输策略,在此基础上,提出一种分布式事件触发采样数据容错一致性控制协议,并利用该协议将MAS的容错一致性问题转化为时变时滞系统的稳定性问题;同时通过构造Lyapunov-Krasovskii泛函给出了在DETTS下使MAS具有H∞容错的时滞/事件依赖的充分条件,使得存在外界有限能量扰动情形下,MAS的所有状态渐近达到一致,且具有一定的扰动抑制性能。2)在1)的基础上,考虑到任意智能体执行器发生时变故障的情形,研究了DETTS下MAS的H∞容错一致性控制设计问题。首先提出了一种DETTS并建立MAS闭环故障模型;同时针对MAS任意智能体执行器发生的时变故障,基于H∞控制思想设计了故障检测观测器,并根据实时所得的故障信息构造新的采样数据容错一致性控制协议;随后利用该协议设计了H∞容错一致性控制器,进而获得一种既节省网络通讯资源又实现容错一致性控制的协同设计方法。3)在2)的基础上,考虑网络通信延时,针对带有网络诱导时延的MAS,为进一步节约网络资源,在故障检测观测器前也引入了分布式事件触发器,研究了双DETTS下MAS的H∞容错一致性控制设计问题。基于H∞控制思想设计了DETTS下的故障检测观测器及容错一致性控制器,使得MAS系统在实现容错一致性的基础上进一步节约了网络通信资源,提高了智能体的续航时间。

关键词：多智能体系统分布式事件触发传输策略故障检测观测器 H∞容错一致性控制

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广义不确定系统鲁棒故障检测方法研究及在轧制力控制系统中的应用

广义不确定系统鲁棒故障检测方法研究及在轧制力控制系统中的应用

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作者：严元咏武汉科技大学

学位级别：硕士

随着控制系统在自动化领域中应用的逐步加深,系统的复杂程度日益提高,控制器件的故障发生率也不断增加,任何故障都可能影响系统的正常运行,甚至导致系统瘫痪,造成企业的经济损失。故障检测与诊断技术是一种可提高系统的可靠性和安全性... 详细信息

随着控制系统在自动化领域中应用的逐步加深,系统的复杂程度日益提高,控制器件的故障发生率也不断增加,任何故障都可能影响系统的正常运行,甚至导致系统瘫痪,造成企业的经济损失。故障检测与诊断技术是一种可提高系统的可靠性和安全性的有效途径,现如今已成为自动化控制领域的一个重要分支。其中基于模型的故障检测方法是一种最为常用并且有效的方法,然而,由于系统结构的不确定性以及外界的干扰信号等因素的存在,可能对故障检测系统造成很大的影响,导致系统无法准确的预报故障。因此,所设计的故障诊断系统的主要任务在于能够有效地降低系统的不确定性和外界干扰信号对故障检测结果的影响,同时保证故障诊断系统的有效性。本文以H/H为性能指标,研究了广义不确定系统在有限频域的故障检测问题,并把研究成果应用到了轧制力控制系统中。论文的主要研究内容如下:研究了广义不确定系统在有限频域的故障检测观测器设计问题,通过广义Kalman-Yakubovich-Popov(GKYP)引理和投影引理,给出了有限频域内新的鲁棒性条件,针对敏感性和鲁棒性条件中的非线性部分,采用新的线性化方法处理,将两个条件转化成线性矩阵不等式。同样,可通过投影引理得到故障检测观测器的稳定性条件。考虑以上三个条件时,故障检测观测器设计问题就成为了一个多目标凸优化问题,采用变量矩阵扩维的方法,将敏感性条件和鲁棒性条件中的非凸问题转化成矩阵不等式组约束条件下的优化问题,在此基础上,给出了一个迭代线性矩阵不等式算法求出优化解。两个仿真算例验证了该方法的有效性。最后将文中所提出的方法应用到轧制力控制系统的传感器故障检测,在仿真中可看到,本文的方法可以有效的检测出传感器发生的故障。

关键词：故障检测故障检测观测器广义不确定系统有限频域 H-指数线性矩阵不等式轧制力控制系统

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基于观测器的汽车发动机电控系统故障诊断方法研究

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长沙交通学院学报 2000年第2期16卷 35-39页

作者：袁翔邓华长沙交通学院汽车工程系湖南长沙410076

针对汽车发动机电控系统负载不可测且存在随机干扰的情况 ,采用基于数学模型的未知输入故障检测观测器方法 ,研究其故障诊断问题。合理选择残差信号的阈值 ,能够可靠地诊断汽车发动机电控系统负载不可测且存在随机干扰时的故障。仿真结... 详细信息

针对汽车发动机电控系统负载不可测且存在随机干扰的情况 ,采用基于数学模型的未知输入故障检测观测器方法 ,研究其故障诊断问题。合理选择残差信号的阈值 ,能够可靠地诊断汽车发动机电控系统负载不可测且存在随机干扰时的故障。仿真结果验证了本方法的有效性。

关键词：汽车发动机电控系统故障诊断故障检测观测器

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