基于观测器方法的时滞系统鲁棒故障诊断理论研究

《基于观测器方法的时滞系统鲁棒故障诊断理论研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、山东大学硕士学位论文摘要随着科学技术的迅猛发展，对于设备和被控系统的安全性、可靠性和有效性的要求越来越高，有关复杂系统故障诊断技术的研究愈来愈受到重视，已成为国际自动控制界的热点研究方向之一。基于解析模型的故障诊断理论是二十世纪七十年代最早发展起来的，经过近三十年的迅速发展取得了许多比较成熟的研究成果，如参数估计方法，未知输入观测器方法、特征结构配置方法、等价空间(方程)法、日。最优化方法、强跟踪滤波器方法、微分几何方法等．基于观测器的方法是故障诊断领域之中一种重要的方法，该方法充分利用了系统的数学模型，具有鲁棒性强、效率高和可靠性

2、好等优点。本文以未知输入观测器方法和故障诊断滤波器方法为例，充分总结了基于观测器方法故障诊断的基本原理，并针对倒立摆系统进行了故障检测和故障分离的仿真研究。但是。在故障诊断研究领域取得的成果大多数是针对于非时滞系统的研‘I究。对于时滞系统的研究尽管已经引起了国际自动控制界的高度重视，有关时滞系统的故障诊断理论研究成果相比之下却很少。另外时滞现象在许多领域都很常见，例如，轧钢机、基于网络的控制系统、化工生产过程、造纸行业、交通控制等。时滞系统故障诊断理论可在许多相关领域的实际工业过程中推广应用。因此研究快速、有效的时滞系统鲁棒故障诊断

3、方法具有重要的理论价值和广泛的实际应用前景．综上分析，本文提出了对几类线性时滞系统的基于观测器的故障诊断滤波器设计问题研究。对于受厶一范数有界未知输入以及模型不确定性影响的一类时滞系统，应用基于观测器的故障诊断滤波鼹作为残差产生器，将故障诊断滤波器的设计归结为模型匹配问题，使得残差对于未知输入扰动具有较强的鲁棒性同时对于故障具有较高的灵敏度，并进一步应用亡乞优化技术，给出了故障诊断滤波器设计的LMI方法。对线性时滞系统引入了一类广义坐标变换，得到了只包含输入、输出时滞，无状态时滞的一种新的系统表达形式。基于新得到的系统模型，选用基于

4、观测器的故障诊断滤波器作为残差产生器，使得到的残差动态方程为仅包含未知输入时滞和故障时滞的线性时不变形IH山东大学硕士学位论文式，进而可以应用已经取得的线性时不变系统故障诊断研究成果设计时滞系统的故障诊断滤波器。本文将线性时不变系统中两种故障诊断设计方法：故障诊断滤波器设计的H。优化方法和基于状态观测器的LMI方法分别应用到时滞系统的故障诊断设计之中，并进行了仿真研究。仿真结果表明：在广义坐标变换成立的条件下，线性时不变系统中的故障诊断设计方法可以有效的应用到时滞系统之中。．本文最后对课题进行了总结并对下一步课题的研究方向进行了展望

5、。关键词：故障诊断观测器时滞系统残差故障诊断滤波器广义坐标变换IV山东大学硕士学位论文AbstractWiththegreatdevelopmentsofthescienceandtechnology,thereisanincreasingdemandfortheequipmentsandcontrolledsystemstobemoresafe，effectiveandreliable．Thesubjectoffaultdiagnosis(includingfaultdetectionandisolation，FDI)forthe

6、complexsystemsisreceivingmoreandmoreattentionandhasbecomeoneofthehottopicsintheworldautomaticcontrolfield．Model—basedfaultdiagnosistheorywasdevelopedintheearly1970s20thcenturyandalargeamountofmaturetheoreticalknowledgeonmode／一basedfaultdiagnosishasbeenaccumulatedduring

7、thelastthreedecadessuchas：parameterestimationapproach，Ullknowninputobserverapproach,eigenstructureassi‘gnme、ntapproach，parityspace(relation)approach,以optimizationapproach，strongtrackingfilterapproachanddifferentialgeometryapproachetc．Amongthemobserver-basedapproachisan

8、importantonewhichmakesfulluseofthemathematicalmodel．Thebenefitsoftheobserver-basedfaultdiagnosisschemearewithhighrobu