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典型液压系统故障诊断与隔离方法研究

系统仿真学报 2018年第5期30卷 1818-1825页

作者：张丽霞冯辅周刘相波王敏陆军装甲兵学院车辆工程系北京100072 中国北方车辆研究所北京100072

针对综合传动装置液压系统非线性、不连续和多耦合等工作特性导致的故障检测难、故障隔离不准确等问题,以某型综合传动装置变矩器补偿支路的结构和工作原理为基础,研究了变矩器补偿支路的键合图和诊断建模方法,建立了全局解析冗余关系(G... 详细信息

针对综合传动装置液压系统非线性、不连续和多耦合等工作特性导致的故障检测难、故障隔离不准确等问题,以某型综合传动装置变矩器补偿支路的结构和工作原理为基础,研究了变矩器补偿支路的键合图和诊断建模方法,建立了全局解析冗余关系(Global Analytical Redundancy Relations,GARRs)和故障特征矩阵(Fault Signature Matrix,FSM)的对应关系,准确实现了故障的检测和隔离。通过仿真实验验证了不同故障下的解析冗余关系的变化规律,说明了采用GARRs方法进行混合系统的故障诊断与隔离(FDI)设计和应用的可行性。该方法为新型装备关键系统的传感器优化配置与现役装备的测试性增长提供了新技术。

关键词：解析冗余关系故障特征矩阵故障诊断与隔离变矩器补偿支路

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基于自适应观测器的复杂网络故障诊断与隔离

基于自适应观测器的复杂网络故障诊断与隔离

作者：刘克南京邮电大学

学位级别：硕士

随着科学技术的快速发展,人与人,事物与事物之间的联系越来越密切。现实生活中很多系统可以用复杂网络来描述,比如电力系统、交通系统和生物系统等等。在这些大型系统中一旦有故障发生,将会给我们生活造成极大的影响,甚至是破坏性的影... 详细信息

随着科学技术的快速发展,人与人,事物与事物之间的联系越来越密切。现实生活中很多系统可以用复杂网络来描述,比如电力系统、交通系统和生物系统等等。在这些大型系统中一旦有故障发生,将会给我们生活造成极大的影响,甚至是破坏性的影响。所以,对于复杂网络的故障诊断与隔离研究工作成为近些年来复杂网络研究领域的一个重要课题。本文主要是基于状态观测器设计了复杂网络故障诊断与故障隔离方法,故障诊断与隔离的阈值与网络的不确定性相关,具有自适应性。这对复杂网络故障诊断与隔离具有深远意义。主要研究内容如下:一、针对一类带有不确定性的复杂网络,研究节点存在故障时,故障诊断与隔离观测器设计。首先,设计复杂网络故障诊断观测器,并求得用于故障诊断的阈值函数。为了抵消不确定性对阈值的影响,提出了依赖于不确定性的阈值函数的构造方法。随后,设计了故障隔离观测器和其相对应的故障隔离自适应阈值函数,实现了复杂网络的故障隔离。最后,通过数值仿真验证了方法的准确性。二、针对一类带有不确定性的复杂网络,研究节点的连接故障和传感器故障时,故障诊断与隔离观测器设计。先对整个复杂网络进行故障诊断研究,设计了故障诊断观测器和基于不确定性的故障诊断自适应阈值函数,实现了复杂网络故障诊断。随之,对发生故障的复杂网络进行故障隔离,设计了连接故障隔离观测器和传感器故障隔离观测器,并求得了其相对应的阈值函数,实现了复杂网络故障隔离。最后,通过MATLAB仿真验证了方法的准确性。三、针对带有控制器的复杂网络,研究网络中存在多重故障时,如执行器故障、连接故障等,故障诊断与隔离观测器设计。基于观测器知识,设计了复杂网络故障诊断观测器,通过比较故障诊断观测器获取网络节点的输出残差和自适应阈值函数之间的关系来判断网络中是否有故障发生。当网络中有故障发生时,基于观测器设计的故障隔离观测器被激活来隔离故障,确定复杂网络中发生故障的类型。最后,通过数值仿真验证方法的准确性。

关键词：复杂网络故障诊断与隔离观测器自适应阈值

改进的四陀螺冗余捷联惯组故障诊断与隔离方法

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指挥控制与仿真 2015年第1期37卷 128-131页

作者：武唯强任子君张通陈凯闫杰西北工业大学航天学院陕西西安710072

四个陀螺和四个加速度计构成的冗余捷联惯组系统,采用等价空间法——广义似然比法、最优奇偶向量法进行故障诊断与隔离时,会出现不能正确隔离出故障仪表的问题。分析后得出,存在一个余度时,等价空间法只能诊断出故障,而无法隔离故障仪表... 详细信息

四个陀螺和四个加速度计构成的冗余捷联惯组系统,采用等价空间法——广义似然比法、最优奇偶向量法进行故障诊断与隔离时,会出现不能正确隔离出故障仪表的问题。分析后得出,存在一个余度时,等价空间法只能诊断出故障,而无法隔离故障仪表,这是由等价空间法的原理决定的。小波变换可对信号进行多尺度分析,能够准确地找出信号奇异点——幅值突变和频率突变等。基于以上问题,利用小波变换对突变信号敏感的特性,提出等价空间+小波变换的组合方法,对四陀螺冗余捷联惯组进行故障诊断与隔离。数字仿真试验证明:对于阶跃型故障,该组合方法能诊断故障并能成功进行故障隔离。

关键词：冗余捷联惯组故障诊断与隔离等价空间小波变换

基于ImOS-ELM的航空发动机传感器故障自适应诊断技术

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航空学报 2013年第10期34卷 2316-2324页

作者：李业波李秋红王健康黄向华赵永平南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016 中国空间技术研究院北京控制工程研究所北京100190 南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

针对在线贯序极端学习机(OS-ELM)算法矩阵容易陷入奇异和病态、在算法开始阶段不具有预测能力的问题,结合选择策略提出一种改进的OS-ELM(ImOS-ELM)算法。该算法通过引入正则化因子,消除了矩阵奇异和病态的问题,提高了预测精度,并使得算... 详细信息

针对在线贯序极端学习机(OS-ELM)算法矩阵容易陷入奇异和病态、在算法开始阶段不具有预测能力的问题,结合选择策略提出一种改进的OS-ELM(ImOS-ELM)算法。该算法通过引入正则化因子,消除了矩阵奇异和病态的问题,提高了预测精度,并使得算法能够在初始阶段就具有预测能力。同时以泛化能力为判断依据,通过选择策略对输出权值进行选择性地更新,该算法在很大程度上缩短了训练时间。为了验证算法的有效性,用时间序列数据进行了仿真测试验证。最后,将ImOS-ELM算法应用于航空发动机传感器故障的诊断与隔离。仿真结果表明,该算法能够对航空发动机双传感器偏置故障和单传感器漂移故障进行有效地诊断与隔离,并具有较高的预测精度和实时性。

关键词：极端学习机正则化选择策略航空发动机传感器故障诊断与隔离

基于核自适应滤波的多操纵面飞机多模型舵面故障诊断

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电子测量与仪器学报 2019年第10期31卷 29-38页

作者：朱鹏董文瀚郭佳空军工程大学航空工程学院西安710038 国营芜湖机械厂航电部芜湖241000

针对多模型自适应估计方法中精确的飞机数学模型难以获得和模型存在非线性等问题,引入核自适应滤波器(KAF)替换卡尔曼滤波器,提岀了一种新的多模型自适应估计故障诊断方法。通过核方法将复杂的非线性系统映射到高维特征空间中,在该空间... 详细信息

针对多模型自适应估计方法中精确的飞机数学模型难以获得和模型存在非线性等问题,引入核自适应滤波器(KAF)替换卡尔曼滤波器,提岀了一种新的多模型自适应估计故障诊断方法。通过核方法将复杂的非线性系统映射到高维特征空间中,在该空间中设计线性自适应滤波器,无需预先知道精确的飞机数学模型,通过控制输入信号和姿态输出信号的训练数据训练核自适应滤波器,进而在线估计飞机的飞行状态,完成飞机舵面的故障检测与隔离。扩展了KAF的使用范围,改进了传统的状态估计故障诊断方法。研究成果可为降低飞机因舵面故障而引起的事故,提高飞机的生存性提供理论和技术支撑,具有一定的军事意义和良好的应用价值。

关键词：飞机舵面故障故障诊断与隔离多模型自适应估计核自适应滤波器

基于扩展卡尔曼滤波器的微型燃气轮机传感器故障诊断与硬件在环验证

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航空发动机 2020年第2期46卷 1-8页

作者：任雅浩金崇文王继强胡忠志南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

为了解决微型燃气轮机在变工况条件下的传感器信号故障诊断问题,提出了基于1簇卡尔曼滤波器的故障诊断方法。该方法基于V字研发流程,使用基于模型的设计方法开发了Simulink微型燃气轮机部件级仿真模型,设计了变负载条件下的传感器故障... 详细信息

为了解决微型燃气轮机在变工况条件下的传感器信号故障诊断问题,提出了基于1簇卡尔曼滤波器的故障诊断方法。该方法基于V字研发流程,使用基于模型的设计方法开发了Simulink微型燃气轮机部件级仿真模型,设计了变负载条件下的传感器故障诊断与隔离系统。基于全数字仿真平台和硬件在环仿真平台对模型以及故障诊断与隔离系统进行集成验证。结果表明:基于MBD方法的全数字仿真及硬件在环仿真具有很高的一致性,能够快速实现模型转换及验证,为微型燃气轮机控制算法开发与硬件在环验证提供了有力的支持。

关键词：微型燃气轮机 1簇卡尔曼滤波器故障诊断与隔离硬件在环验证航空发动机

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基于键合图的他励直流电动机故障诊断方法

计算机测量与控制 2010年第5期18卷 1021-1023,1026页

作者：翁多杰李志华宋巍河海大学

为了提高故障检测与隔离的容错性与效率,提出使用将定量模型与定性模型相结合的他励直流电动机的故障检测与隔离方案;故障检测通过假设检验方法判别系统测量行为与预测行为的一致性,故障隔离使用时间因果图进行前向传播和后向传播进行推... 详细信息

为了提高故障检测与隔离的容错性与效率,提出使用将定量模型与定性模型相结合的他励直流电动机的故障检测与隔离方案;故障检测通过假设检验方法判别系统测量行为与预测行为的一致性,故障隔离使用时间因果图进行前向传播和后向传播进行推理,时间因果图由键合图得到;给出他励直流电动机的键合图模型和时间因果图,讨论综合方法在他励直流电动机故障诊断中的应用;仿真结果表明这种方法的有效性。

关键词：故障诊断与隔离键合图基于模型诊断直流电动机故障征兆

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基于LMI方法的建筑结构AMD容错控制

土木工程学报 2013年第3期46卷 1-9页

作者：曲春绪霍林生李宏男大连理工大学辽宁大连116024

对于建筑结构主动控制系统,传感器或执行器在实际工程中可能会出现故障而失效,这将严重影响结构的减震效果。针对AMD建筑结构系统传感器出现故障的情况,基于AMD建筑结构模型,提出建筑结构主动控制系统的故障诊断与隔离技术(fault detect... 详细信息

对于建筑结构主动控制系统,传感器或执行器在实际工程中可能会出现故障而失效,这将严重影响结构的减震效果。针对AMD建筑结构系统传感器出现故障的情况,基于AMD建筑结构模型,提出建筑结构主动控制系统的故障诊断与隔离技术(fault detection and isolation,FDI),设计基于容错控制技术(fault tolerant control,FTC)的主动容错控制器。将FDI和FTC的设计过程转化为H∞控制问题,利用变量替换法推导线性矩阵不等式(linear matrixinequality,LMI)凸约束,通过LMI算法解算出结果。最后通过带有AMD装置的三层框架结构数值算例,考虑位移传感器出现故障而失效,应用故障检测隔离技术,设计容错控制器,并且验证故障检测隔离技术和容错控制的有效性。

关键词： H∞状态反馈故障诊断与隔离容错控制线性矩阵不等式

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海底观测网接驳盒技术

机械工程学报 2015年第10期51卷 172-179页

作者：杨灿军张锋陈燕虎李德骏金波浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

利用海缆和接驳盒将布放在海底表面及海洋内的用于科学观测的仪器连成一个网络,并与陆地的因特网和电力网有机连接而组成的可实现长期、连续、实时的原位观测的海底观测网已经成为海洋科学研究的重要平台。研究和介绍海底观测网接驳盒... 详细信息

利用海缆和接驳盒将布放在海底表面及海洋内的用于科学观测的仪器连成一个网络,并与陆地的因特网和电力网有机连接而组成的可实现长期、连续、实时的原位观测的海底观测网已经成为海洋科学研究的重要平台。研究和介绍海底观测网接驳盒所涉及的关键技术,包括接驳盒的电能供给及变换、高带宽通信与高精度对时、供电故障诊断与隔离、水下封装与设计等。基于所研究技术的接驳盒样机成功地进行水池和高压模拟试验、浅海运行试验、和深海组网试验等系列试验,并验证相关技术:基于直流变换的电能分配和供给方式可应用在海底观测网上;点对点的主干网光纤通信及多级树形结构的通信架构可满足海底观测网需求;独立端口的过电压、过电流和接地故障的诊断和隔离可提高系统的整体可靠性;模块化的封装结构和可维护的分离结构可降低成本并提高了系统的可维护性。

关键词：海底观测网直流供电对时故障诊断与隔离