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基于观测器方法的系统故障诊断技术的研究

林波  
【摘要】:随着生产水平和科学技术的不断发展,现代控制系统的规模日趋大型化、复杂化。系统发生故障的可能性随之增加。为了提高控制系统的可靠性和安全性,人们迫切需要建立一个监控系统,实时检测出系统发生的故障,并对故障原因、特征进行分析、判断,采取必要的措施,防止灾难性事故发生。本文主要进行了基于观测器方法的动态系统故障诊断的研究。主要研究工作如下: 首先介绍基于数学模型故障诊断理论,介绍系统的正常模型,故障模型,以及系统发生故障时这种方法是否具有可检测性,详细分析了基于未知输入观测器的鲁棒故障诊断方法,并对一线性系统进行了仿真。 其次,本文讨论了由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未知输入观测器的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,使产生的残差信号对于扰动具有较强的鲁棒性,从而可达到较好的故障诊断效果。 然后针对T-S模糊模型描述的非线性系统,本文还提出了一种基于L2观测器方法的故障诊断。通过引入参考模型,利用L2优化的方法设计故障诊断观测器,产生系统故障的残差模型。运用李亚普诺夫稳定性理论给出观测器稳定的充分条件,并用线性矩阵不等式方法表示了其充分条件,通过解矩阵不等式得到观测器的增益矩阵。仿真研究说明所提出的方法是有效的和可行的。 最后,对本文进行工作的总结,并对下一步继续从事的研究工作进行了展望。


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