基于觀測器的魯棒H-,∞-故障檢測問題研究.pdf

1、模型不確定性和時滯是諸如造紙、化工生產(chǎn)、生物、電力傳輸?shù)仍S多工業(yè)過程以及計算機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中普遍存在的現(xiàn)象。為了確保系統(tǒng)運行的安全性與可靠性，對于含有模型不確定性和時滯的線性系統(tǒng)魯棒故障診斷技術(shù)的研究至關(guān)重要。本文的主要目的是針對含有不同類型不確定性的線性系統(tǒng)、故障表現(xiàn)為參數(shù)攝動形式的線性系統(tǒng)和一類線性時滯系統(tǒng)，研究提出基于觀測器的魯棒H<∞>故障檢測理論，主要內(nèi)容和研究成果包括以下幾部分： 第二章簡要介紹了本文將要用到的兩類H

2、<,∞>故障診斷方法。其一是把從故障到殘差的傳遞函數(shù)的H<,∞>范數(shù)或非零最小奇異值作為故障靈敏度性能指標，把從未知輸入到殘差的傳遞函數(shù)H<,∞>范數(shù)作為未知輸入魯棒性能指標，從而將故障檢測濾波器設(shè)計歸結(jié)為最小化問題，通過求解矩陣Riccati方程可以得到求解問題的統(tǒng)一法。其二是將殘差產(chǎn)生器設(shè)計歸結(jié)為H<,∞>濾波問題，并可通過求解線性矩陣不等式設(shè)計故障檢測濾波器。 第三章研究了受未知輸入和Polytopic型不確定性影響的一類

3、線性離散時間系統(tǒng)的魯棒故障檢測問題。將Polytopic型不確定系統(tǒng)的魯棒故障檢測濾波器設(shè)計歸結(jié)為H<,∞>濾波問題，應(yīng)用線性矩陣不等式技術(shù)推導(dǎo)并證明了問題可解的充分條件，得到了故障檢測濾波器的參數(shù)化解。 第四章研究一類受乘性隨機噪聲影響的不確定線性系統(tǒng)的魯棒故障檢測問題。對于能夠了解部分故障先驗知識的情況，提出描述故障結(jié)構(gòu)特性的動態(tài)模型，解決H<,∞>故障估計問題；而當故障信息完全未知情況下，將基于觀測器的殘差產(chǎn)生器設(shè)計歸結(jié)為

4、隨機意義下的H<,∞>濾波問題，提出了該問題求解的線性矩陣不等式方法。另外還對故障檢測的殘差評價問題進行了研究，根據(jù)給定的殘差評價函數(shù)和閾值，可判斷故障的發(fā)生并估計故障的誤報率；給定殘差評價函數(shù)和容許故障誤報率，也可通過適當?shù)倪x取閾值把實際的故障誤報率限定在容許的范圍內(nèi)。 第五章把基于觀測器的H<,∞>故障檢測技術(shù)推廣應(yīng)用于解決受L<,2>范數(shù)有界未知輸入影響的線性時不變系統(tǒng)的參數(shù)故障檢測問題。對于傳感器、執(zhí)行器和元器件故障表現(xiàn)

5、為參數(shù)攝動形式的情況，將參數(shù)故障檢測問題描述為加性故障的檢測問題，給出了參數(shù)故障的可檢測性概念，提出了針對參數(shù)故障的基于觀測器的故障檢測系統(tǒng)設(shè)計H<,∞>優(yōu)化方法。 第六章研究了一類線性時滯系統(tǒng)的基于觀測器的H<,∞>故障檢測問題。通過對線性時滯系統(tǒng)進行廣義坐標變換，得到了只包含輸入、輸出時滯，無狀態(tài)時滯的新的系統(tǒng)表達形式?；谛碌玫降南到y(tǒng)模型，選用基于觀測器的故障檢測濾波器作為殘差產(chǎn)生系統(tǒng)，使得到的殘差動態(tài)方程為僅包含未知輸入