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1、第19卷第1期系统仿真学报©Vol.19No.12007年1月JournalofSystemSimulationJan.,2007基于Simulink的实时故障检测1,21陈煜强，许志艳(1.廊坊炮兵指挥学院三系,河北廊坊065000;2.中国科学院自动化研究所复杂系统与智能科学实验室,北京100080)摘要：提出一种基于观测器的在线动态系统故障检测快速生成方案，利用NetCon系统实现控制器与故障检测系统运行在同一个智能节点上，使得残差的生成与系统的性能联系起来，实现不仅能监控系统的运行情况，还能完成故障检测的功能，同时能够
2、避免闭环控制对故障检测的影响。针对一个实际的伺服电机，是进行离线辨识获得电机的模型；设计一个输出估计器——动态观测器，生成残差信号；通过离线仿真和在线实验证实该方案的有效性，完成从理论到实验仿真，再到实际运用的系统开发过程。关键词：Simulink；在线实时故障检测；观测器；智能节点中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1004－731X(2007)01-0226-04Real-timeFaultDetectionBasedonSimulink1,21CHENYu-qiang,XUZhi-yanrd(1.LangfangA
3、rtilleryCommandCollege,3Department,Langfang065000,China;2.LabofComplexSystemsandIntelligenceScience,InstituteofAutomation,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080,China)Abstract:Arapidformationschemeonobserver-basedon-linefaultdetectionfordynamicsystemwasproposed.With
4、theNetConsystem,thecontrollerandfaultdetectionsystemoperatedatthesameintelligentnode.Aconnectionbetweenthegenerationofresidualandtheperformanceofthesystemwasestablished.Notonlytheoperationcouldbemonitored,butalsothefaultdetectionfunctioncouldbeachieved.Theschemecoul
5、davoidtheeffectoftheclosed-loopcontrol.Astoanactualservomotor,firstly,themodelwasobtainedbytheidentification;secondly,anoutputestimator(andynamicobserver)wasdesigned;finally,thefeasibilitywastestedbybothoff-lineandon-linereal-timesimulation.Thus,thedevelopingprocess
6、ofafaultdetectionsystemwasachievedfromthetheoreticresearchtosimulationinlaboratory,andthentopracticalapplications.Keywords:simulink;real-timefaultdetection;observer;smartnodes引言1故障诊断与监控随着系统复杂程度的逐渐提高，对动态控制系统的稳定参考输入控制器输出测量输出性和可靠性的要求也越来越高。近些年来，对于线性时不变控制器执行器被控对象传感器uc(t)
7、u(t)y(t)系统的故障检测问题，不同的解析冗余方法成为有效的工开环系统具。文献[1]探讨了基于观测器方法的故障诊断技术的一些重图1故障诊断与控制回路示意图要问题，其中就残差的生成和阈值的选择做了分析。从图1可以看到，在系统运行过程中，基于模型的故1系统建模障诊断问题所需的信息是与开环系统相关的。如果能够得到在基于模型的故障诊断中，首先要根据先验知识获得系执行器的输入信息u(t)，那么不论系统是工作在开环还是闭统的模型，本节主要是针对实验室的一个直流电机(见图2)，环状态下，都可以看作是开环故障检测；当仅能得到参考输[3]通
8、过数据采集得到电机的运行数据，采用离线辨识技术得入uc(t)时，闭环控制会对故障检测起抑制作用。针对闭环控到电机模型。本文考虑由方程(1)所描述的系统。制对故障诊断的影响，文献[2]认为只有在获得精确的系统模型的情况下，控制器和故障诊断系统才满足分离原理。Matlab/Sim
