一类广义系统的故障检测研究

【摘要】：控制系统的故障诊断研究多年以来一直是研究的热点，它在系统的结构特征以及对系统的输入输出信号的分析的基础上，获得表征系统故障的信息，以检测并分离出系统的故障，是进行系统容错控制决策的基础，系统的结构特征和系统越复杂，对可靠性的要求越高。 控制系统的故障检测与分离是针对提高系统可靠性而提出的。它通过对系统的各种特征信号的提取与分离，运用解析、经验和观测器等手段来检测系统的故障，并确定故障产生的位置，使得人们根据报警信息解决故障，避免失效的产生。 故障诊断的方法很多，包括诊断滤波器法，奇偶空间法，参数识别法及基于人工智能的诊断方法等。本文要讨论的是基于观测器（滤波器）的故障诊断方法。基于观测器（滤波器）的故障诊断方法是建立在控制系统模型基础之上的。在系统建模时的误差和不可测的扰动所产生的不确定性会造成误警，从而影响到系统故障诊断的可靠度。因此，基于观测器的故障诊断方法的鲁棒性成为一个突出问题。 本文的工作是围绕广义系统的故障检测（FD）而展开的。本文首先对正常系统的故障诊断的各种方法和成果进行了回顾。然后，本文利用观测器的方法分别研究了连续广义系统和离散广义系统的故障检测问题，得到一些有意义的结论，给出了详细的理论推导证明。最后给出了一些数值和工程例子，进行了详细的仿真研究，仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。 本文所讨论的观测器可以检测出未知输入故障的存在和位置，这一特点使得这种观测器在实际应用中有广阔的前景。