基于叠代LMI的故障检测滤波器设计

研究线性时不变动态系统鲁棒故障检测滤波器设计问题.该问题一般被描述为非凸的双线性矩阵不等式(BMI),通过将BMI中可完全平方的非正定项的上界替代原非正定项,从而转化为一组线性矩阵不等式问题.提出一种叠代的LMI算法用于实现故障检测滤波器的最优设计.     

基于叠代LMI的故障检测滤波器设计

研究线性时不变动态系统鲁棒故障检测滤波器设计问题。该问题一般被描述为非凸的双线性矩阵不等式(BMI)，通过将BMI中可完全平方的非正定项的上界替代原非正定项，从而转化为一组线性矩阵不等式问题。提出一种叠代的LMI算法用于实现故障检测滤波器的最优设计。     

离散切换系统的H_/H∞故障检测滤波器设计

为解决离散时间线性切换系统的故障检测问题,设计了满足混合H_-/H_∞性能指标的鲁棒故障检测滤波器.首先,通过构造故障检测滤波器来得到残差,并且为提高故障检测的性能,使用加权H_∞性能指标和H_-性能指标表示残差对于扰动的鲁棒性以及对于故障的敏感性,进而将鲁棒故障检测滤波器的设计问题转化为混合H_-/H_∞性能指标下的多目标求解问题.接着,利用多Lyapunov函数方法和平均驻留时间技术,先得到了初步的滤波器设计结果,然后通过引入松弛变量的方法解除了Lyapunov矩阵和系统矩阵的耦合,得到了保守性较低的结果,并将其表示为线性矩阵不等式形式.最后,使用一个例子进行仿真,为其设计了故障检测滤波器的参数矩阵,并得到了残差评价函数的仿真图形.仿真结果表明,所设计的故障检测滤波器可以实现故障检测的功能.     

基于强跟踪H-/H∞优化的无人机系统故障检测

针对一类无人机飞行控制系统故障检测问题,提出基于强跟踪H_-/H_∞优化的故障检测方法。将无人机飞行控制系统的执行器与传感器故障描述为加性信号,在考虑风扰动的情况下,建立无人机纵向飞行控制系统的非线性故障模型。将残差产生器的设计归结为扩展H_-/H_∞最优问题。受强跟踪滤波器的快速收敛性的启发,在设计故障检测滤波器时将强跟踪滤波器与扩展H_-/H_∞最优问题相结合实现无人机飞行控制系统的快速故障检测。以无人机升降舵部分失效故障与空速管堵塞故障为例进行仿真试验。结果表明,提出的方法能够快速实现无人机飞行控制系统的故障检测。基于强跟踪H_-/H_∞优化的故障检测方法可用于无人机飞行控制系统的故障检测。     

切换系统故障估计方法在三水箱系统中的应用

针对由三水箱液位控制系统组成的实际切换系统,研究了其故障估计问题。利用机理分析方法得到了有故障发生时的系统模型,在此基础上,运用平均驻留时间方法和H_∞滤波技术,推导并证明了该问题可解的充分条件。利用线性矩阵不等式技术给出了相应的估计器参数矩阵的求解方法以及切换信号需要满足的驻留时间条件。通过仿真验证了所提出方法的有效性。     

不确定离散系统的鲁棒Gl2滤波器设计

对于凸多面体不确定离散系统,研究了满足误差估计系统鲁棒稳定且满足一定Gl₂性能指标的线性全阶稳定滤波器设计方法.分别给出了确定性和不确定性离散系统具有Gl₂性能的线性矩阵不等式（linear matrix inequality, LMI)充要条件和充分条件.在此基础上,通过使用滤波器参数化方法,分别推导出了以LMI描述的确定性和不确定性系统的Gl₂滤波器存在的充要条件和充分条件,进而可以使用LMI凸优化程序求解滤波器.通过对算例的计算,结果表明,在噪声信号为独立范数有界情况下,鲁棒Gl₂滤波比H_∞滤波具有更少的保守性.     

量化及随机丢包情形下NCSs的故障检测

研究了具有量化及随机丢包的网络化控制系统的故障检测问题。通过以观测为基础的故障检测滤波器作为残差产生机制,将故障检测滤波器的设计问题转化为H∞模型匹配的问题,同时将量化引入的误差转化成模型不确定性问题。利用李亚普诺夫函数方法,可得到观测误差系统的指数均方稳定性及相对残差的H∞扰动水平,通过解线性矩阵不等式可以得到相应问题的解。仿真结果显示了所提出方法的有效性。     

基于故障相关度的广域继电保护故障定位方法

在确定故障关联域的基础上,提出一种基于故障相关度的故障定位方法。在电力系统正常运行时,列出系统网络对应的矩阵;当系统发生故障后,对各支路的故障相关度进行求解,通过检测并计算即可准确确定故障位置。该方法不仅可以确定故障线路的位置,还可以确定故障元件的位置,不用改变关联系数矩阵,克服了关联系数矩阵在发生故障后不确定的问题,不受过渡电阻和故障类型的影响,计算简单,定位准确。仿真结果表明:该方法可以准确地验证线路不同位置以及不同类型的故障。     

卫星姿态控制系统执行器故障检测与分离

针对卫星姿态控制系统,提出一种基于未知输入观测器的执行器故障检测与分离方法.通过将指定的故障视为未知输入,设计未知输入观测器使得残差向量对指定的故障不敏感,同时保持对其他故障的敏感性,从而实现执行器故障的检测与分离.本文将未知输入观测器设计问题转化为一组线性矩阵不等式(LMI),可以通过LMI工具箱方便地求解.最后,将所提出的方法用于卫星姿态控制系统,仿真结果表明了该方法能快速准确地诊断执行器故障.     

基于线性矩阵不等式的转子系统振动主动控制

建立了转子系统的状态空间模型.在不平衡等外界干扰的作用下，为了抑制转子系统的瞬态振动和使转子系统具有鲁棒性，基于线性矩阵不等式设计了H₂、H_∞和H₂/H_∞混合状态反馈控制律.以一个简单的悬臂转子系统为例，验证了H2/H∞混合控制在转子系统振动控制中的可行性和有效性，分析了转子系统在H₂/H_∞混合控制作用下的频域和时域特性.结果表明，H2/H∞混合控制策略有效地抑制了转子系统的瞬态振动，使系统具有较强的鲁棒性，改善了转子系统的频域和时域特性     

基于Delta算子模型的时滞系统故障检测滤波器

研究了基于Delta算子描述的状态时滞系统鲁棒故障检测滤波器的设计问题.在传统移位算子描述的滤波器设计基础上,给出Delta算子描述的时滞系统滤波器模型,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,导出了此类系统的故障检测滤波器存在的充分条件和显示表达式,当该LMI具有可行解时,可得到Delta算子描述的时滞系统最优鲁棒故障检测滤波器.仿真结果表明:连续时滞系统和离散时滞系统的故障检测问题可纳入到Delta算子的统一框架中.     

使用输电线双端数据的故障测距研究

以分布参数做为高压输电线路的模型,对双端输电系统提出了解了一次方程故障测距方法。该方法将线路两端电压电流基频分量分解成正序、负序和零序分量,首先根据不对称故障故障点处电流各序分量之间的关系,求出两端数据采样不同步角,进注解一次方程出故障集团。     

植保机喷杆的鲁棒保性能控制

为了使植保机喷杆在作业过程中能平稳施药,基于植保机喷杆状态空间模型,应用鲁棒保性能控制理论设计状态反馈控制器,使系统在考虑模型不确定性的情况下具有鲁棒性.引入了H_∞理论来抑制外部扰动对被控输出带来的不良影响,以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出了喷杆系统满足二次稳定、H_∞性能约束和存在性能指标上界的条件.仿真结果表明,所设计的控制器能使存在不确定性和外部扰动的植保机喷杆系统具备较强的鲁棒性,有效抑制喷杆的有害振动.     

基于主元分析的传感器故障检测研究

基于主元分析（PCA）的故障诊断方法是故障诊断领域一个重要研究分支。本文首先介绍了主元分析的理论,然后深入研究了基于主元分析方法的传感器故障检测问题。该方法能够在对测量参数相关性分析的基础上,将传感器测量值所组成的测量空间分解为主元和残差两个子空间,通过传感器实际测量数据与正常数据矩阵在残差子空间投影的比较,对传感器的故障进行检测。最后进行具体仿真,仿真结果表明主元分析法对传感器具有很好的故障检测能力。     

10kV直配线路单相断线兼接地故障实用诊断方法

本文提出了一种利用线路单端信息实现单相断线兼接地故障测距的新算法。本文法采用分布参数电路模型,利用对称分量法,于故障后在线路始端施加正弦诊断信号,并检测起始端口的电压电流相量,以此实现故障点的精确测距,大量的计算机仿真和在模型线路上的试验表明,本方法具有很高的精度。     

X尾翼无人机的故障诊断和容错控制方法

作动器是无人机的关键执行机构,针对作动器卡死、增益损失、偏差等故障问题,采用检测滤波器和卡尔曼滤波相结合的方法进行故障检测和故障参数估计:使用检测滤波器输出带有作动器故障信息的残差向量,并利用阈值检测和残差方向特性检测和隔离故障;在得到故障警报后使用卡尔曼滤波方法对故障参数进行在线估计,得出故障的具体性质和程度;针对不同的故障形式,采用控制命令补偿或重构的方法进行容错控制。 基于X型尾翼无人机的转弯速率模型进行仿真试验,结果验证该方法有效可行,能够实现较快的故障诊断,容错策略可以较好的恢复系统性能。     

一种基于双重改进粒子滤波器的故障隔离方法

为了解决在基于解析冗余关系的故障诊断应用中难以实现故障隔离的问题,提出了一种基于双重改进粒子滤波器的故障隔离方法。该方法利用状态和参数估计粒子滤波器组成的联合估计模型,对系统状态和潜在故障参数值进行联合估计,通过对比潜在故障参数估计值与其标称值实现故障隔离。在联合估计模型中,一方面,在传统的随机扰动法的基础上,利用最大似然估计法获得参数时间更新梯度,使用一种改进随机扰动法实现参数时间更新;另一方面,在采样过程中考虑当前量测值,并引入粒子群和模拟退火优化思想,使用一种采样粒子质量改进方法实现粒子采样,以提升其估计性能。仿真结果表明：在假设的两类参数型故障下,基于双重粒子滤波器的联合估计模型在鲁棒性、计算速度和估计精度上均优于基于扩展状态空间的粒子滤波器联合估计模型,在基于双重粒子滤波器的联合估计模型上,使用所提出的改进方法能显著提升其估计性能。所提出的方法基本满足参数型故障隔离对计算效率和估计精度的要求,可作为基于解析冗余关系故障诊断中的故障隔离方法。