數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障診斷與容錯(cuò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的安全性和可靠性越來(lái)越多地受到人們的重視,這些要求不僅局限于核反應(yīng)堆、化工過(guò)程和航天、航空飛行器等安全性要求高的大型工業(yè)生產(chǎn)和軍用系統(tǒng),而且已經(jīng)擴(kuò)展到諸如車輛控制、人工智能機(jī)器人等新型系統(tǒng)。有效的故障診斷與容錯(cuò)控制技術(shù)能夠?yàn)楝F(xiàn)代控制系統(tǒng)長(zhǎng)壽命、可靠運(yùn)行提供有力保障。因此,深入研宄故障診斷與容錯(cuò)控制技術(shù),具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　目前,基于機(jī)理建模的故障診斷與容錯(cuò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論已經(jīng)比較完善,但是將實(shí)際系統(tǒng)抽象

2、為機(jī)理模型并且確定模型參數(shù)仍然需要工程師花費(fèi)大量的時(shí)間與精力。另一方面,實(shí)際系統(tǒng)存在大量離線和在線的輸入、輸出數(shù)據(jù),這啟發(fā)人們思考如何使用數(shù)據(jù)取代機(jī)理模型,設(shè)計(jì)故障診斷與容錯(cuò)控制系統(tǒng)。
　　本論文針對(duì)離散線性時(shí)不變系統(tǒng),從理論上深入研宄數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障診斷與容錯(cuò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,主要內(nèi)容如下:
　　針對(duì)離散線性時(shí)不變系統(tǒng),提出一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的魯棒故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該方法基于離線數(shù)據(jù)辨識(shí)等價(jià)空間,根據(jù)H2性能指標(biāo),分別針對(duì)傳感

3、器和執(zhí)行器故障,設(shè)計(jì)魯棒故障檢測(cè)、降階魯棒故障檢測(cè)、魯棒故障隔離和魯棒故障識(shí)別的殘差生成器。與現(xiàn)有的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比,本文方法設(shè)計(jì)的殘差信號(hào)對(duì)故障靈敏度高,對(duì)干擾魯棒性強(qiáng),提高了故障診斷系統(tǒng)的有效性。
　　針對(duì)離散線性時(shí)不變系統(tǒng),提出一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的參數(shù)化控制器設(shè)計(jì)方法。該方法基于已辨識(shí)的等價(jià)空間,在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的殘差生成器基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的擴(kuò)展內(nèi)?？刂破?在降階等價(jià)空間設(shè)計(jì)算法基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)SISO系統(tǒng)的Youla

4、參數(shù)化控制器;在全狀態(tài)觀測(cè)器基礎(chǔ)上,進(jìn)一步設(shè)計(jì)MIMO系統(tǒng)的Youla參數(shù)化控制器,實(shí)現(xiàn)基本的控制性能。
　　針對(duì)Youla參數(shù)化控制器,提出一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的控制器優(yōu)化方法,殘差整定法(RbT)。該方法利用殘差數(shù)據(jù)估計(jì)二次性能指標(biāo)的梯度值,采用梯度下降法整定Youla參數(shù),實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)抑制。本文理論上給出RbT算法的收斂性條件、全局最優(yōu)條件和精度分析,工程上設(shè)計(jì)擴(kuò)展RbT(ERbT)算法,在線優(yōu)化控制器參數(shù)。
　　針對(duì)二自由度的Y