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《南京理工大学》 2003年
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动态系统的故障检测与诊断研究

张登峰  
【摘要】: 本文针对当前动态系统的故障检测与诊断技术领域内存在的一些问题及其发展趋势,结合相关学科理论取得的新成果,研究了若干类故障检测和故障模式分类的诊断方法。取得的主要成果有: 1.针对传统的基于经验风险最小化信号消噪方法和现有的小波阈值信号消噪方法的不足,基于统计学习理论,提出了一种改进的VC维小波包信号消噪方法。结合FFT技术,利用小波包分析给出了一种电力信号幅值突变和频率突变故障的检测方法,改善了小波多分辨分析信号检测方法的不足。 2.针对多层感知器神经网络的标准BP训练算法存在推广能力差和训练速度慢等缺陷,首先结合已有的研究成果,给出了一种动态学习率和动量项相结合,并在误差函数中引入网络权值的二次型函数项的改进训练算法,提高了网络的快速性和推广能力。之后,通过对网络训练目标误差函数的修正,提出了一种提高网络权值收敛速度的改进训练算法,改善了现有方法完全依赖于神经元非线性输出的不足。 3.针对模型化非线性系统的鲁棒故障检测问题,采用目前广泛关注的小波网络进行了研究。首先给出了一种基于多分辨分析的小波网络的快速构造算法,它可同时得到网络的优化隐节点和相应的权值,提高了网络设计的计算效率。利用该网络构造一类非线性系统的输入/输出非线性观测器,实现了系统的实时故障检测。然后利用一种基于单尺度小波框架的小波网络,逼近一类满足Lipschitz条件的非线性系统的非线性项,构造自适应状态观测器,实现了系统的鲁棒故障检测,同时采用径向基神经网络进行残差处理,实现了故障预报。文中利用一致有界引理证明了用于故障检测的自适应状态观测器的稳定性。 4.针对智能故障诊断中知识获取的“瓶颈”问题,研究了粗糙集理论在故障诊断中的应用。基于变精度粗糙集模型、概率粗糙集模型和互信息熵等理论,从不同角度给出了3种故障诊断知识提取的方法,解决了知识获取的困难,弥补了经典粗糙集理论进行知识获取的不足。同时,提出了一个基于变精度粗糙集理论的故障诊断专家系统模型,给出了专家系统知识获取和维护的策略。 5.分别针对具有非线性参数扰动的多重状态时滞系统、含有不确定性的状态时滞系统、Neutral时滞系统以及关联时滞大系统等几类较为典型的时滞系统模型,基于观测器方法探讨了系统的故障检测问题。利用Lyapunov函数、LMI技术以及H_∞控制理论等,给出和证明了鲁棒故障检测的稳定条件和观测器增益阵的设计。 以上内容均通过数值或实例仿真研究,验证了所述方法的有效性和可行性。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP277

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 吴文杰;基于信息融合的航空发动机故障诊断方法[D];电子科技大学;2011年
2 徐德友;粗集信息分析在故障诊断中的应用及自修复飞行控制系统效能评估[D];南京航空航天大学;2002年
3 朱张青;动态系统的鲁棒故障检测与诊断技术[D];南京理工大学;2005年
4 郑世友;动态场景图像序列中运动目标检测与跟踪[D];东南大学;2006年
5 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
6 师黎;基于软计算的故障诊断机理及其应用研究[D];上海大学;2007年
7 徐志刚;港口大型机械金属结构应力在线监测与诊断系统研究[D];武汉理工大学;2008年
8 柳玉甜;未知环境中移动机器人故障诊断技术的研究[D];浙江大学;2007年
9 何静;基于观测器的非线性系统鲁棒故障检测与重构方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高智;离合器综合性能试验台控制与故障诊断系统研究[D];长春工业大学;2010年
2 徐艳雷;基于Labview和Modbus总线的燃气轮机故障诊断系统研究与设计[D];上海交通大学;2012年
3 周宏;基于多块核方法的分散化故障诊断的研究[D];东北大学;2009年
4 杨飞;基于多元统计分析的故障诊断算法研究[D];东北大学;2009年
5 曾建武;粗糙集理论及故障诊断应用研究[D];浙江大学;2006年
6 于启红;动态系统的故障诊断[D];扬州大学;2006年
7 白江坡;基于模型的机电伺服系统非线性故障检测方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
8 罗杰;基于MSPC的故障检测与诊断方法研究[D];沈阳理工大学;2008年
9 杨小波;基于观测器方法的线性时滞系统故障诊断[D];东华大学;2009年
10 陈铭;基于LS-SVM的复杂工业过程故障诊断方法研究[D];南京理工大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黎明,张化光,何希勤;基于粗糙集的模糊模型辨识方法[J];东北大学学报;2000年05期
2 闻新,周露;神经网络故障诊断技术的可实现性[J];导弹与航天运载技术;2000年02期
3 杨大力,刘泽民;多层前向神经网络中BP算法的误调分析及其改进的算法[J];电子学报;1995年01期
4 于金龙,李晓红,孙立新;连续属性值的整体离散化[J];哈尔滨工业大学学报;2000年03期
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6 周东华,王桂增;第五讲 故障诊断技术综述[J];化工自动化及仪表;1998年01期
7 马林立,孙尧;基于信息融合的控制系统故障诊断[J];红外与激光工程;2002年01期
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10 何建军,任震,黄雯莹,周宏,林涛;电力系统突变信号检测的一种实时小波算法[J];中国科学E辑:技术科学;2000年01期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 吴文杰;基于信息融合的航空发动机故障诊断方法[D];电子科技大学;2011年
2 徐德友;粗集信息分析在故障诊断中的应用及自修复飞行控制系统效能评估[D];南京航空航天大学;2002年
3 朱张青;动态系统的鲁棒故障检测与诊断技术[D];南京理工大学;2005年
4 郑世友;动态场景图像序列中运动目标检测与跟踪[D];东南大学;2006年
5 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
6 师黎;基于软计算的故障诊断机理及其应用研究[D];上海大学;2007年
7 徐志刚;港口大型机械金属结构应力在线监测与诊断系统研究[D];武汉理工大学;2008年
8 柳玉甜;未知环境中移动机器人故障诊断技术的研究[D];浙江大学;2007年
9 何静;基于观测器的非线性系统鲁棒故障检测与重构方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 李素云;张德祥;;基于小波变换的汽车齿轮箱振动信号故障分析[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2012年01期
7 张艳丽;杨仁弟;;基于小波变换自适应滤波方法的ECG信号消噪[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年06期
8 蔡莉;胡学钢;;一种基于粗集的决策表求核算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2007年06期
9 张德祥;吴小培;卢一相;;EMD在汽车变速齿轮箱振动故障分析的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年02期
10 周玉华;李景杰;;不完备决策表的一种属性约简方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘明强;魏巍;朱立正;;提高LTCC垂直过渡传输效率的研究[A];2010中国电子制造技术论坛论文集[C];2010年
2 危前进;董荣胜;孟瑜;崔更申;;基于粗糙集的机械装配知识发现方法[A];广西计算机学会25周年纪念会暨2011年学术年会论文集[C];2011年
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4 李雄;党生;;基于Rough集理论的战场侦察情报处理[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 张端金;张爱玲;;基于观测器的Delta算子系统故障检测[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 金向阳;张莉;于广滨;;基于改进小波神经网络的航空滚动轴承的故障检测[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 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
8 丁光彬;庞培林;;基于小波网络的电厂汽轮发电机组故障诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 乔美英;兰建义;;模糊逻辑神经网络控制在交流调速系统中的仿真研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 董国华;贺汉根;胡德文;;非负矩阵谱半径一个严格不等式及其概率证法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏海霞;爆破地震波作用下建筑结构的动力响应及安全判据研究[D];山东科技大学;2010年
2 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
3 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
4 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王咏胜;复数轮廓波变换的构造、扩展及其图像处理应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 姜延吉;多传感器数据融合关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 于蕾;OFDM系统的信道估计技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 余波;惯性约束聚变的中子半影成像诊断系统和非线性重建方法研究[D];中国工程物理研究院;2010年
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3 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
4 张明军;基于小波包最优树的图像融合技术研究[D];山东科技大学;2010年
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8 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
9 任泉;基于光纤传感的细纱小张力检测技术研究[D];浙江理工大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒋瑜,陈循,杨雪;智能故障诊断研究与发展[J];兵工自动化;2002年02期
2 刘冠军;姜云春;邱静;;基于鲁棒H_2/H_∞估计的火炮位置伺服系统故障检测[J];兵工学报;2007年04期
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9 柴伟;孙先仿;;一种非线性系统集员辨识算法[J];北京航空航天大学学报;2005年11期
10 张建华,王占林;基于模糊神经网络的故障诊断方法的研究[J];北京航空航天大学学报;1997年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 宋华;张洪钺;;模糊故障诊断方法[A];2002中国控制与决策学术年会论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李红艳;图像低信噪比小目标检测与跟踪算法研究[D];西安电子科技大学;2000年
2 魏波;点时空约束图像目标跟踪理论与实时实现技术研究[D];电子科技大学;2000年
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7 徐德友;粗集信息分析在故障诊断中的应用及自修复飞行控制系统效能评估[D];南京航空航天大学;2002年
8 王建;大坝安全监控集成智能专家系统关键技术研究[D];河海大学;2002年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 买强;青霉素发酵过程故障检测与故障诊断的研究[D];河北工业大学;2000年
2 陈文清;基于ANNES的故障智能诊断技术研究[D];武汉理工大学;2002年
3 王晓初;多元统计法在故障诊断中的应用[D];浙江大学;2003年
4 胡超;数字伺服系统齿隙特性的研究[D];南京理工大学;2003年
5 常虹;传感器故障诊断方法研究[D];华北电力大学(河北);2003年
6 章万锋;基于PCA与LDA的说话人识别研究[D];浙江大学;2004年
7 姚肖刚;石油产品质量近红外光谱在线分析系统研究开发[D];浙江大学;2004年
8 杨建平;传感器故障诊断的研究与应用[D];华北电力大学(北京);2004年
9 王庆华;基于分形理论的液压系统故障诊断技术研究[D];大连海事大学;2004年
10 于艳;基于信息熵的粗糙集在故障诊断中的应用研究[D];湖南大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗寰;王芳;陈中起;于雷;;基于对称差分和光流估计的红外弱小目标检测[J];光学学报;2010年06期
2 王世勇;陈阳;李少斌;程凯;杨忠;;多旋翼无人机执行机构故障重构技术研究[J];电光与控制;2015年03期
3 徐金良;陈五星;唐耀阳;;基于粗糙集理论和支持向量机算法的核电厂故障诊断方法[J];核动力工程;2009年04期
4 王兴梅;印桂生;门志国;叶秀芬;;基于水平集改进的水下目标轮廓提取方法[J];哈尔滨工业大学学报;2010年04期
5 吕锋;王秀青;杜海莲;辛涛;;基于信息融合技术故障诊断方法与进展[J];华中科技大学学报(自然科学版);2009年S1期
6 饶泓;夏叶娟;李娒竹;;基于粗糙集决策网络的故障诊断规则提取方法[J];计算机工程与应用;2009年24期
7 张捷;薄煜明;吕明;;基于神经网络预测的网络控制系统故障检测[J];南京理工大学学报(自然科学版);2010年01期
8 缑林峰;牛瑞芳;韩冰洁;;基于满意滤波的自适应阈值算法[J];科学技术与工程;2012年30期
9 涂望明;宋执环;陈运涛;魏友国;周晶晶;;基于小波变换和LS-SVM的雷达故障诊断[J];控制工程;2013年02期
10 朱喜华;李颖晖;李宁;韩建定;;基于观测器的非线性不确定系统鲁棒故障检测新方法[J];控制理论与应用;2013年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 马晴;乔枫;赵浩铭;;基于观测器的故障诊断方法及其应用研究[A];第十届沈阳科学学术年会论文集(信息科学与工程技术分册)[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王兴梅;水下声纳图像的MRF目标检测与水平集的轮廓提取方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王义文;钢球表面缺陷检测关键技术研究及样机研制[D];哈尔滨理工大学;2010年
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4 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
5 陈文清;基于免疫机理的水泥生产工艺故障智能诊断方法研究[D];华中科技大学;2011年
6 吕明;网络控制系统的故障检测与诊断[D];南京理工大学;2007年
7 王鹏;基于运动视觉技术的钢球表面缺陷检测[D];哈尔滨理工大学;2008年
8 尹宏鹏;基于计算机视觉的运动目标跟踪算法研究[D];重庆大学;2009年
9 于虹;人体关节运动跟踪技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
10 饶泓;基于多源信息融合与Rough集理论的液压机故障诊断方法研究[D];南昌大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 仇晨光;动态场景中的运动目标检测与跟踪技术[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘丽君;基于支持向量机和免疫算法的故障检测与诊断[D];华东理工大学;2011年
3 赵旭东;基于GrC&SDG的实时故障预测诊断专家系统的设计[D];太原理工大学;2011年
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5 陈文;基于在线监测的门座式起重机维修决策支持系统研究[D];武汉理工大学;2011年
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7 姚翔;无线智能应变测试仪器的研究[D];武汉理工大学;2011年
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9 路翠萍;视频序列中高精度场景姿态变化检测[D];南京理工大学;2011年
10 易科;动态场景下运动目标检测与跟踪[D];中南大学;2011年
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6 穆文全,廖晓峰,虞厥邦;基于遗传算法和BP算法的多层感知机杂交训练算法[J];电子科学学刊;1997年02期
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9 李郝林;最优故障诊断系统设计[J];华东工业大学学报;1995年02期
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7 朱张青;动态系统的鲁棒故障检测与诊断技术[D];南京理工大学;2005年
8 李岳炀;基于观测器的离散时变系统鲁棒故障检测问题研究[D];山东大学;2011年
9 马玉鑫;流程工业过程故障检测的特征提取方法研究[D];华东理工大学;2015年
10 祝志博;融合聚类分析的故障检测和分类研究[D];浙江大学;2012年
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1 孟程程;基于多元统计分析的故障检测与应用研究[D];中国计量学院;2013年
2 李亮;云环境下故障检测研究[D];中南大学;2012年
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5 杜运成;基于等价空间方法的采样系统故障检测[D];东华大学;2008年
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7 夏琳琳;故障检测与诊断技术在组合导航系统中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
8 李仿华;基于神经网络的实时故障检测研究[D];安徽大学;2012年
9 刘洪彬;非高斯过程故障检测与诊断方法研究[D];沈阳理工大学;2014年
10 柯习龙;网络环境下的大系统鲁棒故障检测[D];南京邮电大学;2014年
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