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《燕山大学》 2006年
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几类非线性系统鲁棒故障诊断及容错控制研究

罗小元  
【摘要】:复杂系统在运行过程中,传感器、执行器及系统内部元件都不可避免地会发生故障,因此其可靠性、安全性与有效性的要求越来越高。但由于实际的复杂动态系统往往呈现非线性,同时又由于系统的数学模型不确定性的存在,使得上述要求较难满足。因此,不确定非线性系统的鲁棒故障诊断和容错控制技术越来越受到重视和关注,已成为控制界的前沿研究课题,也是当前国际学术界所关注的热点和难点之一。本文针对几类不确定非线性系统,基于观测器方法、自适应技术和神经网络技术,研究鲁棒故障诊断和容错控制问题。主要研究工作如下: 针对两类不确定非线性系统,分别研究了基于滑模/自适应观测器估计和神经网络学习的鲁棒故障诊断问题。首先在系统故障模型可结构参数化的前提下,通过微分同胚变换,基于滑模/自适应观测器参数辨识方法分别获得了针对执行器型和传感器型故障的鲁棒故障诊断决策逻辑算法。该算法避免了现有文献中执行器或内部元件故障参数辨识需对系统输出求导和要求满秩的条件。进一步在系统状态完全可测和不完全可测条件下,基于自适应神经网络滤波器,研究了不确定非线性故障检测和诊断问题,给出了一种新的对突变故障和缓变故障同样适用且残差阈值较小的鲁棒故障检测和诊断方法。在状态完全可测时,利用系统状态输入的一种广义动态神经网络,建立了系统故障特性的逼近模型;在状态不完全可测时,利用观测状态输入的广义动态神经网络,建立了系统故障特性逼近模型。并分别分析和证明了故障检测的鲁棒性和诊断系统的稳定性。仿真结果证明了所提出方法的有效性。 针对一类既存在结构失配也包含参数失配的不确定非线性系统,提出了一种基于不确定界自适应估计的主动鲁棒容错控制。在模型失配参数和结构失配不确定上界自适应估计的鲁棒控制下,提出了一种新的残差阈值较小的故障检测和诊断算法。当检测到故障已发生,利用神经网络提供的故障特性函数,提出了一种修正控制律的自适应鲁棒容错控制器设计方法。该控制器通过补偿故障所带来的影响使闭环系统一致有界稳定。针对无阻塞喷气式发动机压缩系统模型,给出了一个详细的仿真研究,验证了提出的故障诊断和容错控制方法的有效性。与现有的一些研究比较,所给方法具有快速诊断故障和提高容错控制性能的特点。 针对两类不确定非线性系统,利用一种新的参数投影方法,分别研究了高性能
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP18

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 邓鹏程;基于数据的铅锌熔炼过程自适应在线监控与故障诊断[D];中南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 侯鹏;仿射型非线性系统智能故障诊断与容错控制研究[D];辽宁科技大学;2012年
2 张萍;汽车线控转向系统容错控制方法研究[D];吉林大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘士荣;何文波;;基于强跟踪粒子滤波器的非线性系统故障诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 胡文金;周东华;;基于输入等价干扰的DC-DC变换器自适应控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 罗小元;武晓晶;关新平;;一类非线性时滞系统基于观测器的自适应容错控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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6 金涛涛;李平康;陈晨;杜秀霞;;非线性时滞系统的模糊-状态反馈镇定[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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10 陆费东;蒋爱平;;小波分析在控制中的应用及展望[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 夏全喜;车载组合导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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5 周子冠;电网多数据源在线诊断方法研究[D];中国电力科学研究院;2010年
6 王志颖;复杂装备智能机内测试技术研究[D];电子科技大学;2011年
7 刘江;基于鲁棒估计理论的列车组合定位方法研究[D];北京交通大学;2011年
8 岑朝辉;卫星姿态控制系统中的故障诊断研究[D];华中科技大学;2011年
9 袁帅;时滞切换系统H_∞故障估计问题研究[D];山东大学;2011年
10 张捷;网络控制系统的故障检测与诊断技术[D];南京理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒲锰;非侵入式矿井提升机PLC电控系统实时故障诊断方法的研究[D];山东科技大学;2010年
2 宋清华;Delta算子描述的不确定时滞系统鲁棒容错控制[D];郑州大学;2010年
3 赵培君;奇异系统的故障诊断和最优容错控制[D];郑州大学;2010年
4 朱明;基于信息熵的导航传感器故障诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 栾厚斌;综合舰桥系统信息集成处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 蔡志达;模糊理论在原油管道加热炉故障检测与诊断中的应用[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 韩万超;正负压波定位在地埋输油管道检堵中的应用[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 张显;时滞系统的故障诊断方法研究[D];中国海洋大学;2010年
9 陈张荣;数控机床故障远程预警和诊断系统[D];苏州大学;2010年
10 石宁;基于模糊专家系统的锅炉故障诊断方法的研究[D];沈阳理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 严隽,高金源;对一类传感器故障具有完整性的鲁棒容错控制[J];北京航空航天大学学报;2002年06期
2 贾和平;钟绍华;;汽车线控转向系统的技术探讨[J];北京汽车;2006年05期
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9 王国鹏,翟永杰,封官斌,王东风;模糊支持向量机在汽轮机故障诊断中的应用[J];华北电力大学学报;2003年04期
10 何宁,谢磊,郭明,王树青;基于独立成分的动态多变量过程的故障检测与诊断方法[J];化工学报;2005年04期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 王雅琳;智能集成建模理论及其在有色冶炼过程优化控制中的应用研究[D];中南大学;2001年
2 刘晓颖;复杂过程的智能故障诊断技术及其在大型工业窑炉中的应用研究[D];中南大学;2003年
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7 唐朝晖;铅锌生产过程密闭鼓风炉故障诊断技术及应用[D];中南大学;2008年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱爽;密闭鼓风炉熔炼过程智能故障诊断系统[D];中南大学;2002年
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5 高建明;装载机线控转向系统半实物仿真研究[D];吉林大学;2005年
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9 朱嵘嘉;基于模型的故障检测及容错控制方法研究[D];江南大学;2006年
10 刘文忠;AMT系统的故障诊断及容错技术研究[D];吉林大学;2007年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 何磊;基于FlexRay总线的线控转向系统双电机控制方法研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李明;线控汽车轮胎侧偏角和路面附着系数估算算法研究[D];吉林大学;2011年
2 林成东;基于数据驱动的汽车ESP容错控制研究[D];吉林大学;2012年
3 胡茹飞;汽车线控转向系统双向控制方法研究[D];吉林大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 杨盐生,滕萍;一类不确定非线性系统的自适应鲁棒模糊控制及其应用(英文)[J];大连海事大学学报;2003年S1期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 袁驷;和雪峰;;一个高效的一维有限元自适应求解的新方案[A];工程力学学术研讨会论文集[C];2004年
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9 刘程远;王小铭;;基于自适应融合系数矩阵的图像隐藏算法[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗小元;几类非线性系统鲁棒故障诊断及容错控制研究[D];燕山大学;2006年
2 王源;不确定非线性系统的神经网络自适应重构控制[D];南京航空航天大学;2002年
3 贾秋玲;非线性系统的鲁棒控制理论及其应用[D];西北工业大学;2003年
4 姜云春;基于模型的控制系统鲁棒故障诊断技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
5 杨盐生;不确定系统的鲁棒控制及其在船舶运动控制中的应用[D];大连海事大学;2000年
6 邓国红;基于压电陶瓷的轿车顶棚振动主动控制技术研究[D];重庆大学;2010年
7 毕卫平;不确定非线性系统的鲁棒H_∞控制问题[D];郑州大学;2002年
8 孙富春;机械手的神经网络稳定自适应控制[D];清华大学;1997年
9 潘卉青;高速TIADC并行采样系统综合校正技术研究[D];电子科技大学;2010年
10 陶洪峰;非线性系统的模糊鲁棒容错控制研究[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 顾海军;基于模糊建模和观测器的鲁棒自适应控制研究[D];扬州大学;2004年
2 侯书霞;基于非线性观测器的混沌同步控制研究[D];郑州大学;2005年
3 伍磊;基于LMI的模糊控制器和观测器的设计研究[D];华北电力大学(北京);2005年
4 王美;切换系统的输出反馈控制[D];厦门大学;2009年
5 申丽;协调控制系统新型控制算法的研究[D];华北电力大学(河北);2006年
6 李锋;控制系统传感器鲁棒故障检测方法研究[D];华北电力大学(河北);2004年
7 于水情;网络化控制系统的分析与控制[D];西安电子科技大学;2005年
8 李春光;自适应信号处理的神经网络方法[D];电子科技大学;2002年
9 孙琰;基于小波变换的图像边缘检测技术[D];西北工业大学;2004年
10 史悦;自适应超文本/超媒体学习系统的研究与开发[D];贵州师范大学;2004年
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