动态系统的故障诊断方法

《动态系统的故障诊断方法》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、第卷第期控制理论与应用，年月，"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""文章编号：（）动态系统的故障诊断方法!张萍王桂增周东华（清华大学自动化系·北京，）摘要：评述了动态系统故障诊断方法的发展状况，将各种故障诊断方法分为三大类分别进行了重点介绍，最后指出了这一领域中有待进一步研究的若干问题和发展趋势关键词：故障检测；故障诊断；解析模型；鲁棒性；定性模型文献标识码：，（，·，，）：，，：；；；；法、基于信号处理的方法和基于知识的方法［］!引言（

2、）下面分类加设备和系统的故障不仅会影响系统的安全运行，甚至会以介绍造成人身伤亡和对环境的污染随着控制系统的日益复杂"基于信号处理的方法（化，加之对环境保护的日益重视，人们对于设备的安全性、可）靠性和有效性的要求也越来越高，因而故障诊断技术愈来愈基于信号处理的方法通常利用信号模型，如相关函数、受到人们的重视，已成为国际自控界的热点研究方向之频谱、自回归滑动平均等，直接分析可测信号，提取诸如方一［］我国对故障诊断技术十分重视，高等学校和科研机构差、幅值、频率等特征值，从而检测故障的发生近年来出现从年代初期就开始了这方面的研究，并

3、取得了可喜的成了一些新的基于信号处理的故障诊断方法果方崇智、蒋慰孙、张洪钅戊和张育林等知名学者均长期从"#!利用信息准则检测故障（事这方面的研究并取得了许多成果［，］）故障可以理解为至少一个系统的重要变量或特性偏离信息准则（）能够度量系统的变化，在不存了正常范围［］广义地讲，故障可以理解为系统的任何异常在未建模动态特性时，将和阈值比较，可以有效的检测现象，使系统表现出所不期望的特性［，］根据故障发生的故障但是如果存在未建模动态特性，波动很大，阈值部位，可以把动态系统的故障分为元部件故障、传感器故障检验的方法将不再适用文［］提

4、出一种利用信息和执行器故障根据故障的时间特性，可以把故障分为突变准则检测具有未建模动态特性的动态系统故障的方法首先故障和缓变故障根据故障发生的形式，可以把故障分为加基于随机嵌入方法把未建模动态特性当作软界估性故障和乘性故障故障诊断技术包含了故障检测、故障分计，利用遗传算法和梯度方法辨识系统参数和软界在离、故障辨识等内容故障检测就是判断系统中是否发生了中引入一个新指标评价未建模动态特性，设计合适的决策方故障以及检测出故障发生的时刻故障分离就是在检测出故案，实现鲁棒故障检测由于未建模动态特性的软界不能在障后确定故障的类型和位置故

5、障辨识就是在分离出故障后线辨识，此方法尚不能在线实现确定故障的大小和时变特性评价一个故障诊断系统的性能"#"基于自适应滑动窗格形滤波器的故障检测方法（指标主要有：故障检测的及时性；早期故障检测的灵敏度；故障的误报率和漏报率；故障定位和故障评价的准确性；故障）检测和诊断系统的鲁棒性其基本思想是取一个滑动窗内的系统输入和输出数据，现有的故障诊断方法主要可以分为基于解析模型的方!基金项目：国家自然科学基金（）、计划和国家教育部基金（）资助项目收稿日期：；收修改稿日期：控制理论与应用卷利用自适应格形滤波器生成残差序列［］无需对象的数

6、学模型，且对于输入信号的要求较低，计算量当系统处于正常状态时，残差序列将是零均值固定方差的高斯过程如果系统不大，可以进行在线实时故障检测，灵敏度高，克服噪声能力发生了故障，则由故障引起的过渡过程将导致残差序列的均强，是一种很有前途的故障诊断方法值或方差变化构造合适的检验统计量，对残差序列进行假设基于解析模型的方法（检验，可以在线检测出系统的故障此方法适用于突变及缓变）故障的检测，且不需要系统的准确数学模型和先验知识基于解析模型的方法又可以分为状态估计方法、等价空基于信号模态估计的故障诊断方法（间方法和参数估计方法这三种方法虽

7、然是独立发展起来）的，但它们彼此之间并不是孤立的，而是存在一定的关系文其基本思想是直接根据系统物理参数的变化诊断故［］证明了等价空间方法与观测器方法在结构上是等价的障［］首先根据系统的闭环特征方程找到对应每一个物理文［］讨论了参数估计方法和观测器方法之间的关系，指出参数变化的根轨迹集合，再取任何一个闭环信号，利用最小参数估计方法得到的残差包含在观测器方法得到的残差中，二乘算法估计被诊断系统的模态参数，采用模式识别技术，两种方法本质上是互补的文［］指出了等价空间方法和参如多原型极小距离分类法，将估计模态与某一个物理参数对数估计

8、方法之间的关系应的根轨迹集合匹配起来，从而分离出故障同时根轨迹在状态估计方法（）复平面上的位置与物理参数的实际值有关，故从根轨迹上还状态估计方法一直是研究的热点［，］其基本思想可以估计出系统物理参数的变化量该方法的不足之处在于是利用系统的定量模型和测量信号重建某一可测变量，将估计算量比较大