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基于T-S模糊模型的故障诊断方法研究

赵娟  
【摘要】:随着科学技术的高速发展,对设备和被控系统的安全性、可靠性和有效性的要求也越来越高,有关复杂系统故障诊断技术的研究愈来愈受到重视,已成为国际自动控制界的热点研究方向之一,特别是基于解析模型的线性系统故障诊断理论已经研究的相当成熟并取得了大量的研究成果。然而,自然界中的实际系统严格来讲几乎都是非线性的。尽管对于非线性系统故障诊断技术的研究近年来已经引起了国际自动控制界的高度重视,但是迄今取得的研究成果还比较少。深入研究非线性系统的通用故障诊断技术具有重要的理论价值和广泛的实际应用前景。 本文提出研究由T-S模糊模型描述的一类非线性系统的故障估计与检测问题。主要内容包括: (1) 简要介绍本文研究问题的国内外发展概况,以基于观测器的故障诊断方法和等价空间方法为例,概述了基于解析模型故障诊断方法的基本原理,并以倒立摆系统为例对基于观测器的故障检测方法进行了仿真研究。 (2) 研究一类由T-S模糊模型描述的非线性系统的故障估计问题。将适用于线性系统的等价空间方法推广到非线性系统中,提出了一种由T-S模糊模型描述的非线性系统鲁棒残差产生器设计方法。该方法通过引入新的性能指标,使所产生的残差信号对于扰动具有较强鲁棒性,同时使残差和待检测故障之差最小,从而可达到较好的故障估计效果,并利用线性矩阵不等式技术推导及证明了问题可解的充分条件和等价矩阵的求解。 (3) 研究一般T-S模糊模型描述的非线性系统基于等价空间的故障检测问题。设计了基于等价空间的故障检测残差产生器,利用变量变换将该类非线性系统的故障检测转化为线性系统的故障检测问题,并通过求解广义特征值对应的广义特征向量给出了该问题的最优解。 (4) 研究基于观测器的T-S模糊系统鲁棒故障检测问题。应用基于T-S模糊观测器的故障检测滤波器作为残差产生器,将故障检测滤波器的设计归结为模型匹配问题,并进一步应用H_∞优化技术,得到了故障检测滤波器设计


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