基于未知输入观测器的导弹间歇故障诊断

针对带有未知扰动和噪声的导弹间歇故障诊断问题,设计了一种基于未知输入观测器的导弹问题故障诊断方法,系统的输入部分或全部未知情况下也能获取系统状态的称为未知输入观测器.首先,为实现对外部扰动的解耦,设计降维未知输入观测器,并通过滑动时间窗口得到对间歇故障敏感而对未知扰动解耦的残差信号;然后,在满足误报率和漏报率的条件下,通过假设检验,确定了间歇故障发生时刻和消失时刻的可检测阈值;最后,对所提出的方法进行了仿真验证.仿真结果表明,在误差允许的范围内,设计的方法能够实现对间歇故障检测,满足实时性和准确性的要求.     

基于参数估计的一类非线性系统故障诊断算法

针对系统模型的不确定性、未知输入扰动和非线性特性, 提出一类非线性系统参数估计的故障诊断算法. 构造系统故障诊断观测器, 采用Lyapunov 稳定性定理验证观测器的稳定性, 通过Barbalat 引理证明满足故障诊断观测器为渐近稳定的表征故障参数的参数估计, 并总结了设计算法流程. 仿真结果表明, 所提出算法具有快速收敛性, 对一类非线性系统诊断效果较好.

     

AGC系统中的非线性观测器设计

AGC(自动发电控制)系统是一个十分复杂的系统,其具有严重的非线性,且输入(锅炉、轮机等动力产生部分)和输出(频率负载)均存在未知扰动,为了实现对发电系统的精确控制,设计出输入输出扰动的观测器显得尤为重要.在阐述了一种带有未知输入输出扰动的非线性观测器设计方法的同时,是对传统的只能观测输入环节中的未知扰动观测器的一大改进.通过对系统状态方程和输出方程的一系列解偶变换,将输入、输出扰动从系统中分离出来.解偶后,系统分为受扰子系统和无扰动子系统两部分,通过对无扰动子系统的分析,最终设计出输入输出未知扰动观测器.系统观测器增益矩阵则通过求解一个代数Riccati方程(ARE)得到.将设计出的观测器用于故障检测与隔离(FDI)并取得良好的效果.     

基于UIOs的风力机传动系统多故障诊断

风力机故障诊断通过对机组运行数据进行提取、估计,以辨别出故障并获得故障信息.但目前风力机故障检测大多考虑单个故障发生的情况,而实际工程中无法避免多故障同时发生.通过设计未知输入观测器组,解决了风力机传动系统执行器和传感器的多故障诊断及隔离.针对不同故障类型各设计一组未知输入观测器.观测器组中的每个未知输入观测器产生一个残差信号,该残差不敏感于相应故障,但敏感于其他故障.通过对比观测器组中的残差信号可实现单一或多故障诊断.建立风力机传动系统故障模型,仿真分析得出该方法具有可行性.     

基于自适应未知输入观测器的非线性动态系统故障诊断

针对以往故障诊断研究中要求故障或故障导数及系统干扰的上界是已知的不足,以及难以同时诊断执行器故障和传感器故障的问题,提出一种自适应未知输入故障诊断观测器,能够同时重构非线性动态系统的执行器故障和传感器故障.首先,利用H_∞性能指标抑制未知输入对故障重构的影响,采用Lyapunov泛函得到观测误差动态系统的稳定性;然后,通过线性矩阵不等式求解观测器增益阵,并实现故障重构;最后,通过直流电机系统的仿真验证了所提出方法的有效性.     

含未知输入观测器的广义系统故障诊断

基于未知输入观测器设计和故障诊断的概念,讨论含未知输入的Lipschitz条件下非线性广义系统传感器故障诊断问题。在非线性广义系统中,通过引入传感器的故障信号,重新构造非线性广义系统,设计基于未知输入观测器,在满足Lipschitz条件下,实现了传感器故障的检测与分离。给出数值仿真算例验证该算法的有效性。     

基于有限时间未知输入观测器的一类受扰非线性系统故障检测与估计

针对一类非线性系统同时存在执行器故障、传感器故障和扰动的问题,提出一种基于有限时间未知输入观测器的故障检测与估计方法.首先,通过线性非奇异变换将原系统解耦为两个降阶的子系统,其中一个子系统只包含扰动,另一个子系统同时包含扰动和故障;然后,通过一阶低通滤波器获得新的状态并与子系统构成增广系统,实现将原系统的传感器故障转化为增广系统的执行器故障;接着,设计未知输入观测器对增广系统故障进行检测,实现在有限时间内估计出系统的扰动和故障,并通过理论分析验证所设计观测器的有限时间收敛性;最后,基于永磁同步电机(PMSM)转速系统进行仿真研究,仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

单区域负荷频率控制系统故障诊断研究

针对一类包含有干扰的负荷频率控制系统,提出一种利用未知输入观测器(UIO,unknown inputobserver)对单区域负荷频率控制系统执行机构进行故障诊断的方法.首先通过构建单区域负荷频率控制系统模型,给出系统的动态方程;其次,通过对系统中的加性未知干扰项进行解耦,构造一个使残差对未知输入具有鲁棒性,而对故障敏感的全阶未知输入观测器,以达到对执行器故障诊断的目的.最后通过Matlab仿真验证了所设计方法的正确性和可行性.     

AGC系统中的非线性观测器设计

AGC（自动发电控制）系统是一个十分复杂的系统，其具有严重的非线性，且输入（锅炉、轮机等动力产生部分）和输出（频率负载）均存在未知扰动，为了实现对发电系统的精确控制，设计出输入输出扰动的观测器显得尤为重要。在阐述了一种带有未知输入输出扰动的非线性观测器设计方法的同时，是对传统的只能观测输入环节中的未知扰动观测器的一大改进。通过对系统状态方程和输出方程的一系列解偶变换，将输入、输出扰动从系统中分离出来。解偶后，系统分为受扰子系统和无扰动子系统两部分，通过对无扰动子系统的分析，最终设计出输入输出未知扰动观测器。系统观测器增益矩阵则通过求解一个代数Riccati方程（ARE）得到。将设计出的观测器用于故障检测与隔离（FDI）并取得良好的效果。     

基于观测器的故障诊断技术的鲁棒性

基于观测器的动态系统故障诊断技术的可行性和应用性,关键是对系统不确定性因素具有良好的鲁棒性.根据基于观测器的故障诊断系统鲁棒性的特点,强调通过增加观测器自身的鲁棒性,提高线性不确定系统的故障诊断鲁棒性,并对利用未知输入观测器方法增强鲁棒性进行讨论.提出估计复合故障的一种新的复合故障估计器的设计方法,给出其存在条件以及理论证明,并提出相应的算法.