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《郑州大学》 2010年
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奇异系统的故障诊断和最优容错控制

赵培君  
【摘要】: 本文针对奇异系统开展了故障诊断和容错控制研究。由于奇异系统不仅具有微分方程所描述的动态约束,并且具有代数方程所描述的静态约束,所以奇异系统对物理系统的描述更具有一般性。因此对奇异系统的故障诊断和容错控制方法研究有着重要意义。本文首先对故障诊断和容错控制的研究现状进行了概述,然后利用自适应观测器故障诊断方法和最优容错控制方法对线性奇异时不变系统进行了故障诊断和容错控制研究,该方法实现了线性时不变奇异系统的故障诊断和容错控制。并对线性奇异时变系统进行了有益的尝试,本文提出了一种满足二次型性能指标的最优容错控制方法,该方法只需通过求解黎卡提方程即可获得系统的最优容错控制律,且通过仿真证明了该方法的有效性。最后介绍了基于一类非线性奇异系统的增广观测器进行故障诊断和容错控制的方法。此处非线性是满足Lipschitz条件或者Lipschitz常数有上界的。该方法对一类更广泛的故障设计了增广的故障观测器,扩大了可检测的故障范围。最后对非线性奇异系统进行了容错控制律设计,仿真结果表明了该方法的有效性。本文主要的研究内容具体有以下几个方面: 1.首先对国内外故障诊断与容错控制的研究现状进行了综述,并对奇异系统的故障诊断与容错控制的方法也进行了归纳。 2.针对线性时不变系统,采用基于自适应观测器的故障诊断方法。并根据故障的估计信息进行最优容错控制律的设计。 3.针对线性时变奇异系统,仍采用最优容错控制方法进行容错控制,提出了一种满足二次型性能指标,通过求解黎卡提方程来求得系统最优容错控制律的方法。 4.针对一类非线性奇异时不变系统进行了故障诊断和容错控制研究。首先提出一类增广矩阵故障观测器,然后通过故障和系统状态信息和线性不等式技术求得系统容错控制律。 5.最后对本文的主要工作进行了总结,并对今后的研究方向进行了展望。
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