基于空間幾何理論的故障診斷方法研究.pdf

1、系統(tǒng)的故障診斷是對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)是否異常做出判斷，首先要檢測并確定故障是否真實(shí)發(fā)生，然后運(yùn)用故障診斷相關(guān)方法實(shí)現(xiàn)對已知故障的隔離，進(jìn)而保證故障不會(huì)造成系統(tǒng)波動(dòng)，使系統(tǒng)能夠繼續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。本文基于空間幾何理論開展系統(tǒng)故障診斷研究，其基本思想是將系統(tǒng)特性轉(zhuǎn)化為空間投影關(guān)系的幾何特性，從而以簡單的空間投影替代傳統(tǒng)方法復(fù)雜的矩陣運(yùn)算，具體做法是利用不可觀測子空間，構(gòu)建與故障信號(hào)相關(guān)的殘差集，進(jìn)而找到殘差與故障信號(hào)的對應(yīng)關(guān)系，最終完成對系統(tǒng)故障的診

2、斷。
　　本文基于空間幾何理論，對聯(lián)合系統(tǒng)和時(shí)延系統(tǒng)的執(zhí)行器故障診斷問題及一類馬爾科夫跳變系統(tǒng)的傳感器故障診斷問題進(jìn)行研究。首先建立其存在故障時(shí)的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)其對應(yīng)的殘差生成器；然后求解相應(yīng)的濾波器的參數(shù)，進(jìn)而得到準(zhǔn)確的殘差生成器以及其產(chǎn)生的殘差值；最后，基于殘差信號(hào)和故障特征的對應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對特定的故障敏感，而對其它故障的解耦，從而在伴有輸入干擾的情形下，完成對聯(lián)合系統(tǒng)和時(shí)滯系統(tǒng)的執(zhí)行器故障及一類馬爾科夫跳變系統(tǒng)的傳感器故障診

3、斷。在此基礎(chǔ)上，文章主要針對以下三種情況開展研究：
　　1.聯(lián)合系統(tǒng)中執(zhí)行器的故障診斷問題：主要考慮由多個(gè)系統(tǒng)組成的聯(lián)合系統(tǒng)（以兩個(gè)系統(tǒng)為例）中執(zhí)行器的故障診斷問題。以兩個(gè)伴有量測干擾的子系統(tǒng)組成的聯(lián)合系統(tǒng)為對象，利用空間幾何理論，設(shè)計(jì)殘差生成器。通過不可觀測子空間分割和空間投影運(yùn)算求解系統(tǒng)參數(shù)，生成與系統(tǒng)故障對應(yīng)的殘差集，即實(shí)現(xiàn)殘差與故障的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)故障診斷。
　　2.時(shí)延系統(tǒng)中執(zhí)行器的故障診斷問題：針對一類伴有干

4、擾的時(shí)延系統(tǒng)中的執(zhí)行器故障問題，根據(jù)系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)殘差生成器，通過不可觀測子空間和空間投影運(yùn)算，結(jié)合H?優(yōu)化方法求解殘差生成器的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)故障對干擾的解耦，使得殘差僅對對應(yīng)的故障敏感，即實(shí)現(xiàn)故障集與殘差集的特定對應(yīng)關(guān)系。實(shí)現(xiàn)對其執(zhí)行器故障的診斷。
　　3.一類馬爾科夫跳變系統(tǒng)的傳感器故障問題：通過建立系統(tǒng)的故障模型，把傳感器故障轉(zhuǎn)換到狀態(tài)方程中，基于線性系統(tǒng)理論，設(shè)計(jì)全維狀態(tài)觀測器，并運(yùn)用空間幾何理論方法，結(jié)合參數(shù)優(yōu)化方法求解系統(tǒng)參