時(shí)滯系統(tǒng)基于觀測器的故障診斷和容錯(cuò)方法研究.pdf

1、針對現(xiàn)實(shí)中常見的時(shí)滯系統(tǒng)以及系統(tǒng)中最常見的一類傳感器和執(zhí)行器故障，本文研究不同時(shí)滯系統(tǒng)的故障診斷和容錯(cuò)控制問題。首先綜述了故障診斷和容錯(cuò)控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，介紹了時(shí)滯系統(tǒng)的故障診斷制成果。然后利用最優(yōu)控制理論、對偶原理、線性矩陣不等式及狀態(tài)觀測等技術(shù)，提出了在系統(tǒng)中含有不同時(shí)滯情況下的故障診斷和容錯(cuò)控制方法。本文的研究內(nèi)容概括如下。 1.將實(shí)際系統(tǒng)中最常見的一類故障進(jìn)行了總結(jié)和抽象，并用“外系統(tǒng)”的概念和狀態(tài)空間表達(dá)式對這類動(dòng)

2、態(tài)特性已知，而初始時(shí)刻和初始狀態(tài)未知的故障進(jìn)行建模。從而有針對性地對該類故障進(jìn)行故障診斷和容錯(cuò)控制方法的探討。 2.針對本文所研究的故障和本文所采用的基于觀測器的故障診斷方法，研究了故障在兩種不同描述情況下的可診斷性條件。根據(jù)故障和系統(tǒng)的特征值的不同情況，分別給出了故障的可診斷性判據(jù)。為后續(xù)的研究打下了基礎(chǔ)。 3.從線性系統(tǒng)入手研究故障診斷和容錯(cuò)控制問題，提出了一種通過滿足誤差方程的可觀性而構(gòu)造降維狀態(tài)觀測器的新方法，并

3、將其用于故障診斷從而提出了一種新的能直接診斷出故障的基于降維觀測器的故障診斷器。利用前饋-反饋的思想和故障診斷的結(jié)果，設(shè)計(jì)了故障的動(dòng)態(tài)的自修復(fù)容錯(cuò)控制律和測量輸出補(bǔ)償律。 4.針對含測量時(shí)滯的系統(tǒng)的故障診斷和容錯(cuò)控制的困難，提出了一種測量時(shí)滯的無時(shí)滯轉(zhuǎn)換方法，將時(shí)滯系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為形式上不含時(shí)滯的系統(tǒng)，從而解決了測量時(shí)滯系統(tǒng)的故障診斷問題。并利用對偶原理將故障診斷問題轉(zhuǎn)化為狀態(tài)反饋問題研究，提出了一種最優(yōu)故障診斷器，該故障診斷器在診斷

4、出系統(tǒng)中發(fā)生的故障的同時(shí)，能夠滿足一定的二次型性能指標(biāo)。利用故障診斷的結(jié)果，提出了能根據(jù)故障發(fā)生的不同情況而進(jìn)行切換的動(dòng)態(tài)的自修復(fù)容錯(cuò)開關(guān)控制律和動(dòng)態(tài)的輸出測量補(bǔ)償律。 5.針對系統(tǒng)中同時(shí)含有測量時(shí)滯和控制時(shí)滯的情況下的故障診斷和容錯(cuò)控制的困難性，通過引入控制時(shí)滯的無時(shí)滯轉(zhuǎn)換，并推廣應(yīng)用本文的測量時(shí)滯的無時(shí)滯轉(zhuǎn)換的結(jié)果，設(shè)計(jì)了該情況下的故障診斷器。提出了一種滿足二次型性能指標(biāo)的動(dòng)態(tài)的最優(yōu)容錯(cuò)控制的方法，并解決了最優(yōu)容錯(cuò)控制的物理

5、不可實(shí)現(xiàn)問題。 6.針對同時(shí)含有測量時(shí)滯和控制時(shí)滯的離散系統(tǒng)的典型代表-網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，研究了其故障診斷和容錯(cuò)控制的方法。提出了離散系統(tǒng)的測量時(shí)滯的無時(shí)滯轉(zhuǎn)換方法。通過引入離散系統(tǒng)的控制時(shí)滯的無時(shí)滯轉(zhuǎn)換，提出了一種新的離散系統(tǒng)的降維觀測器的構(gòu)造方法，從而提出了能直接診斷故障的基于降維觀測器的離散系統(tǒng)的故障診斷方法。設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)自修復(fù)容錯(cuò)開關(guān)控制律和輸出測量補(bǔ)償律。 7.針對系統(tǒng)中含有狀態(tài)時(shí)滯的情況，利用對偶原理