[硕士论文] 时滞系统的故障诊断与最优容错控制方法研究 [复制链接]

资料简介：
硕士论文-时滞系统的故障诊断与最优容错控制方法研究，共90页，47805字

摘 要

随着动态系统对安全性和可靠性的要求越来越高，近年来故障诊断与容错控制技术

受到了广泛的关注。另一方面，时滞现象也广泛存在于各种实际的系统当中，时滞的存

在使得故障诊断和容错控制更加复杂和困难，甚至使故障诊断器性能变差或不稳定。因

此，研究时滞系统的故障诊断与容错控制方法显得尤为重要。

本文针对实际中常见的一类执行器和/或传感器故障，利用基于观测器的方法，结

合最优控制理论、对偶原理等技术，研究了系统中含有不同时滞情况下的故障诊断和容

错控制方法。主要研究内容如下：

（1）研究了含状态时滞线性连续系统的故障诊断与容错控制问题。针对系统发生

动态特性已知，但初始时刻和初始状态未知的连续变化故障，本文证明了故障可诊断性

的充分条件。通过满足误差方程的可观性，构造了降维状态观测器，进而提出了一种新

的不利用残差体现故障的基于降维观测器的故障诊断器设计方法。利用前馈-反馈的思

想和故障诊断的结果，设计了故障的动态自修复容错控制律和输出测量补偿律。

（2）研究了含有状态时滞和测量时滞的线性连续系统的故障诊断和容错控制问题。

通过提出测量时滞的无时滞转换方法，设计了系统的故障诊断器，进而研究了一种基于

状态反馈的动态最优容错控制方法，并解决了最优容错控制的物理不可实现问题。该容

错控制方法在实现动态容错控制的同时能使系统满足二次型最优性能指标。

（3）研究了离散控制系统的故障诊断和容错控制问题。针对线性时不变离散系统，

利用前面连续系统的故障诊断思想，研究了离散系统基于误差方程可观性而不利用残差

体现故障的故障诊断方法，并设计了能根据故障发生的不同情况而自动切换的离散控制

系统的容错控制律和测量输出的补偿律。

（4）研究了含有测量时滞的离散控制系统的最优故障诊断问题。通过研究离散控

制系统的测量时滞的无时滞转换方法，证明了离散系统的可观性判据。在此基础上，提

出了一种满足二次型性能指标的基于观测器的离散控制系统的最优故障诊断方法。

关键词：时滞系统；故障诊断；容错控制；最优控制；自修复控制

目 录

摘 要... 1

Abstract.... 2

1 绪 论..... 1

1.1研究目的和意义..... 1

1.2FDD 技术概述... 2

1.2.1 FDD 技术的发展..... 2

1.2.2 FDD 技术的主要方法... 4

1.2.3 本论文采用的 FDD 方法的立题依据 . 9

1.3FTC 理论概述 ... 9

1.3.1 FTC 理论的发展 ..... 9

1.3.2 FTC 理论的主要方法 . 11

1.4时滞系统的 FDD 技术和 FTC 理论研究现状及本文的立题依据.. 15

1.5本文的主要研究内容. 17

2 含状态时滞线性系统的故障诊断和自修复容错控制... 19

2.1 引言.. 19

2.2 系统描述和无时滞转换 19

2.2.1 系统描述... 19

2.2.2 无时滞转换..... 20

2.3 故障的可诊断性 21

2.4 故障诊断器的设计.. 24

2.5 自修复控制律的设计.... 26

2.6 仿真实例 28

2.7 本章小结 32

3 含状态时滞和测量时滞的线性系统的最优容错控制... 33

3.1 引言.. 33

3.2 问题描述和模型变换.... 33

3.2.1 问题描述... 33

3.2.2 模型变换... 34

3.3 最优容错控制律的设计 34

3.3.1 性能指标的选取... 34

3.3.2 最优容错控制律的设计... 35

3.4 故障诊断和物理不可实现问题的解决 36

3.4.1 测量时滞的无时滞变换... 37

3.4.2 故障诊断和物理不可实现问题的解决 ... 37

3.5 仿真实例 41

3.6 本章小结 44

4 离散控制系统的故障诊断和容错控制... 45

4.1 引言.. 45

4.2 系统描述和模型转换.... 45

4.2.1 系统描述... 45

4.2.2 模型转换... 46

4.3 故障诊断器的设计.. 47

4.4 动态容错控制律的设计 48

4.5 仿真实例 50

4.6 本章小结 54

5 含测量时滞的离散系统的最优故障诊断..... 55

5.1 引言.. 55

5.2 系统描述和模型无时滞转换.... 55

5.2.1 系统描述... 55

5.2.2 模型的无时滞转换..... 56

5.3 系统的可观性.... 57

5.4 最优故障诊断器的设计 59

5.5 仿真实例 63

5.6 本章小结 65

6结论与展望 . 66

6.1 结论.. 66

6.2 主要创新之处.... 67

6.3 展望.. 67

参考文献. 68

致谢... 73

攻读学位期间发表的学术论文. 74

攻读学位期间参加的科研项目. 75

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