基于混雜系統(tǒng)理論的CTCs-3級(jí)系統(tǒng)離散模式切換的故障診斷.pdf

1、隨著系統(tǒng)復(fù)雜性的提高和系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，單一使用連續(xù)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)理論或離散事件系統(tǒng)理論來描述系統(tǒng)模型，不足以完整表征系統(tǒng)變化?，F(xiàn)實(shí)生活中，很多系統(tǒng)具有混雜特性，即動(dòng)態(tài)系統(tǒng)包含兩類狀態(tài):連續(xù)狀態(tài)和離散狀態(tài)（離散模式），且連續(xù)狀態(tài)隨時(shí)間變化并受離散事件影響。連續(xù)狀態(tài)與離散模式共同作用，相互耦合，共同表征系統(tǒng)行為?；祀s系統(tǒng)理論的引入是為了更好地表達(dá)系統(tǒng)在時(shí)間和事件共同驅(qū)動(dòng)下的演化情況。
　　列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（簡稱列控系統(tǒng)）是一個(gè)典型的混雜系統(tǒng)

2、。在列車運(yùn)行過程中，有速度，位移等隨時(shí)間變化的連續(xù)量;也有運(yùn)行模式、制動(dòng)級(jí)位、牽引級(jí)位等離散量。列控系統(tǒng)作為安全苛求系統(tǒng)，它的安全性和可靠性是衡量系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。故障診斷技術(shù)可為提高系統(tǒng)可靠性、維護(hù)性和可用性提供幫助，有效的故障診斷工作能在某些設(shè)備或部件出現(xiàn)故障時(shí)能提前給出預(yù)測(cè)或及時(shí)排查故障，對(duì)于鐵路運(yùn)輸業(yè)的效率和安全保障有重大意義。
　　本文主要工作包括:
　　(1)切換系統(tǒng)是混雜系統(tǒng)理論的一個(gè)重要分支，本文采用切換系

3、統(tǒng)方法對(duì)雙容水箱這一簡單的混雜系統(tǒng)進(jìn)行建模，初步驗(yàn)證方法的可行性。并將其運(yùn)用在雙車追蹤這一運(yùn)行場景的建模仿真，觀察分析系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)和離散模式的演化情況;將故障視為一種特殊的離散模式，以模型的離散模式輸出作為系統(tǒng)故障定位的依據(jù)。
　　(2)本文介紹了粒子濾波的SIS、SIR估計(jì)算法的推導(dǎo)過程，并將其應(yīng)用于雙容水箱、雙車追蹤模型的狀態(tài)估計(jì);并對(duì)SIR算法的重采樣方法提出了改進(jìn);使用均方根誤差對(duì)估計(jì)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并根據(jù)估計(jì)結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)模型

4、的故障檢測(cè)。
　　(3)本文采用基于模型的方法對(duì)列控系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，首先充分考慮列控系統(tǒng)混雜特性并建立模型，以系統(tǒng)離散模式輸出作為故障定位的依據(jù)，然后基于粒子濾波方法對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)進(jìn)行故障檢測(cè)。提出了一種基于SIR估計(jì)的“大值”故障檢測(cè)方法，通過與傳統(tǒng)殘差平滑法進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證了該方法的優(yōu)越性;設(shè)計(jì)了基于離散模式輸出的故障定位方法，該方法對(duì)不同故障模式下狀態(tài)變化無顯著區(qū)別問題的診斷效果優(yōu)于現(xiàn)有的多模型估計(jì)方法，且通過合理設(shè)計(jì)離散模