基于人工免疫原理的故障檢測模型與容錯控制方法研究.pdf

1、現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品正在變得越來越復(fù)雜，這使得機(jī)電產(chǎn)品在對功能和性能要求越來越高的同時，對其可靠性和安全性的要求也越來越高。本文以提高機(jī)電產(chǎn)品可靠性和安全性的方法與技術(shù)的研究為主線，綜合運用人工免疫原理、故障診斷技術(shù)及冗余、重構(gòu)等容錯方法，對機(jī)電產(chǎn)品的故障診斷技術(shù)與容錯控制方法進(jìn)行了較為深入和系統(tǒng)的研究。 基于人工免疫的思想探討了容錯控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原理和方法，提出了容錯控制系統(tǒng)整體設(shè)計方案和框架，并對系統(tǒng)容錯設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介

2、紹。針對不同類型的故障提出了基于冗余、重構(gòu)、軟件容錯等容錯設(shè)計方案。 基于人工免疫系統(tǒng)(artificial immune system—AIS)原理，對機(jī)電產(chǎn)品的故障診斷技術(shù)進(jìn)行了研究。采用陰性選擇算法建立了機(jī)電產(chǎn)品免疫故障診斷的響應(yīng)模型，對建立模型涉及的相關(guān)算法和參數(shù)確定方法進(jìn)行了探討、研究。以上述的響應(yīng)模型為基礎(chǔ)，提出了機(jī)電產(chǎn)品免疫故障診斷系統(tǒng)的總體框架，設(shè)計并開發(fā)了機(jī)電產(chǎn)品免疫故障診斷系統(tǒng)，對系統(tǒng)故障診斷功能的測試結(jié)果表

3、明該系統(tǒng)具有良好的診斷性能。 采用軟件重構(gòu)技術(shù)對機(jī)電產(chǎn)品的容錯系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了研究。采用模塊化的設(shè)計思想對機(jī)電產(chǎn)品的控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行了容錯重構(gòu)功能的再設(shè)計，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能等方面能夠自適應(yīng)組合、調(diào)整。以移動機(jī)器人為實例，對其控制系統(tǒng)進(jìn)行了分層模塊化設(shè)計，并提出了一種底層模塊的ID(Identification)自識別方法，即為每個組件模塊設(shè)置唯一的ID號，能很好地支持移動機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件的重構(gòu)。 借

4、鑒生物免疫系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)、存儲記憶、免疫應(yīng)答等機(jī)理，設(shè)計了一種新穎的免疫容錯控制器(Immune Fault—Tolerant Controller—IFTC)，將該免疫容錯控制器與前面研究的AIS故障診斷方法以及軟件重構(gòu)技術(shù)等容錯設(shè)計方法相結(jié)合，設(shè)計了移動機(jī)器人的容錯控制系統(tǒng)。通過仿真驗證了所提出的容錯控制系統(tǒng)的可行性與有效性。 本論文研究的基于人工免疫原理的機(jī)電產(chǎn)品的故障診斷技術(shù)與容錯控制方法為機(jī)電產(chǎn)品的容錯糾錯設(shè)計提供了一套