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《基于自适应模煳状态观测器的非线性系统鲁棒故障检测》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、#20#5测控技术62004年第23卷第9期文章编号:1000-8829(2004)09-0020-03基于自适应模糊状态观测器的非线性系统鲁棒故障检测RobustFaultDetectionBasedonAdaptive-FuzzyStateObserversforNonlinearSys-tems(南京理工大学自动化系,江苏南京210094)朱张青,周川,胡维礼[1,2]摘要:针对仿射非线性系统,采用自适应模糊系统进行非线性补变得更加困难。偿,提出了一种基于自适应模糊状态观测器的鲁棒故障检测方笔者针对仿射非线性
2、系统,设计用自适应模糊系统作为未法。为确保观测器对噪声干扰和系统参数不确定误差的鲁棒知非线性模型的鲁棒状态观测器,通过输出残差的变化来检测性,给出了闭环系统在有界噪声干扰和系统参数不确定误差下系统故障;给出了存在模型不确定性、外加随机噪声时闭环系统的稳定性定理,并进行了详尽的证明。仿真结果表明该方法的一致有界稳定性定理并作了详尽的证明,得到了自适应模糊系有效性及对噪声干扰和系统参数不确定误差的鲁棒性。统的在线调节律,并通过仿真验证了本方法的有效性。关键词:仿射非线性系统;鲁棒故障检测;适应模糊观测器;稳定1系统描述
3、性中图分类号:TP271设仿射非线性系统方程为文献标识码:A#x=f(x)+g(x)u+Q(x,u,t)+fs(1)y=CxAbstract:Arobustfaultdetectionschemebasedonadaptive-fuzzystate式中,xIRn,uIRm,yIRp,分别为系统的状态、输入和输出向observersforaffinenonlinearsystemsispresented,andadaptive-fuzzy量;Q(x,u,t)为外加干扰和系统不确定项,设+Q(x,u,t)+[syste
4、msisadoptedtorepairnonlinearparts.ToguaranteetherobustnessQ0有界,且Q0已知;fs为系统故障向量。ofobserversundertheexternaldisturbanceandtheinternalsystempa-对系统(1),在工作点(x0,u0)处进行线性化可得系统状态rametererror,thestabilitytheoremisproposedandprovedindetail.The方程为simulationresultsdemonst
5、ratetheefficiencyandrobustnessofthe#x=Ax+Bu+<(x,u,t)+Q(x,u,t)+fsmethodfordisturbanceandsystemparameteruncertainty.(2)y=CxKeywords:affinenonlinearsystems;robustfaultdetection;adaptive-5fn@n5gn@mfuzzyobservers;stabilityproperties式中,A=5xx=xIR;B=5xx=xIR;C为常数阵,<00(
6、x,u,t)为系统中未知非线性高次项。动态系统的故障检测是近几十年来控制界所研究的热点问题,也是一个难点问题。现有的研究成果主要集中在线性系统,2鲁棒状态观测器具有代表性的如Beard的故障诊断检测滤波器方法(1971年);构造系统状态观测器如图1所示。Bhattachryya提出的未知输入观测器/滤波器方法(1978年)以及Chen等提出的鲁棒观测器方法(1984年)和Iserman提出的参数估计的故障诊断方法等。而对非线性系统的故障检测和诊断,现有的研究成果并不是很多,这一方面是由于非线性系统的复杂性、多样性造
7、成的;另一方面由于故障检测与诊断要求得到系统的在线状态或参数估计,对非线性系统,其状态和参数的在线估计手段并不多,尤其是在被监控系统存在模型不确定性、外加噪声时,要得到非线性系统比较准确的在线状态和参数估计就收稿日期:2003-11-25基金项目:国家自然科学基金资助项目(60174019);清华大学智能技术与系统国家重点实验室基金资助项目作者简介:朱张青(1968)),男,博士研究生,主要研究方向为非图1非线性系统自适应模糊状态观测器线性系统智能故障诊断与容错控制。在系统无故障时,观测器状态方程为基于自适应模糊状
8、态观测器的非线性系统鲁棒故障检测#21##x=Ax^+Bu+<(x^,u,t)+K(y-y^)1T1T(3)V=2EPE+2Gtr(GG)(10)y^=Cx^定义状态估计误差E=x-x^,则状态估计误差方程为其中,G=G-G*是含有M个元素的向量。#E=(A-KC)E+<(x,u,t)-<(x^,u,t)+Q(x,u,t)(4)考虑V对时间t的变化率为输出误
