基于人工免疫原理的故障檢測(cè)模型與容錯(cuò)控制方法研究.pdf

1、現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品正在變得越來(lái)越復(fù)雜，這使得機(jī)電產(chǎn)品在對(duì)功能和性能要求越來(lái)越高的同時(shí)，對(duì)其可靠性和安全性的要求也越來(lái)越高。本文以提高機(jī)電產(chǎn)品可靠性和安全性的方法與技術(shù)的研究為主線，綜合運(yùn)用人工免疫原理、故障診斷技術(shù)及冗余、重構(gòu)等容錯(cuò)方法，對(duì)機(jī)電產(chǎn)品的故障診斷技術(shù)與容錯(cuò)控制方法進(jìn)行了較為深入和系統(tǒng)的研究。 基于人工免疫的思想探討了容錯(cuò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理和方法，提出了容錯(cuò)控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案和框架，并對(duì)系統(tǒng)容錯(cuò)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介

2、紹。針對(duì)不同類型的故障提出了基于冗余、重構(gòu)、軟件容錯(cuò)等容錯(cuò)設(shè)計(jì)方案。 基于人工免疫系統(tǒng)(artificial immune system—AIS)原理，對(duì)機(jī)電產(chǎn)品的故障診斷技術(shù)進(jìn)行了研究。采用陰性選擇算法建立了機(jī)電產(chǎn)品免疫故障診斷的響應(yīng)模型，對(duì)建立模型涉及的相關(guān)算法和參數(shù)確定方法進(jìn)行了探討、研究。以上述的響應(yīng)模型為基礎(chǔ)，提出了機(jī)電產(chǎn)品免疫故障診斷系統(tǒng)的總體框架，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了機(jī)電產(chǎn)品免疫故障診斷系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)故障診斷功能的測(cè)試結(jié)果表

3、明該系統(tǒng)具有良好的診斷性能。 采用軟件重構(gòu)技術(shù)對(duì)機(jī)電產(chǎn)品的容錯(cuò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。采用模塊化的設(shè)計(jì)思想對(duì)機(jī)電產(chǎn)品的控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行了容錯(cuò)重構(gòu)功能的再設(shè)計(jì)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能等方面能夠自適應(yīng)組合、調(diào)整。以移動(dòng)機(jī)器人為實(shí)例，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了分層模塊化設(shè)計(jì)，并提出了一種底層模塊的ID(Identification)自識(shí)別方法，即為每個(gè)組件模塊設(shè)置唯一的ID號(hào)，能很好地支持移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件的重構(gòu)。 借

4、鑒生物免疫系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)、存儲(chǔ)記憶、免疫應(yīng)答等機(jī)理，設(shè)計(jì)了一種新穎的免疫容錯(cuò)控制器(Immune Fault—Tolerant Controller—IFTC)，將該免疫容錯(cuò)控制器與前面研究的AIS故障診斷方法以及軟件重構(gòu)技術(shù)等容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，設(shè)計(jì)了移動(dòng)機(jī)器人的容錯(cuò)控制系統(tǒng)。通過(guò)仿真驗(yàn)證了所提出的容錯(cuò)控制系統(tǒng)的可行性與有效性。 本論文研究的基于人工免疫原理的機(jī)電產(chǎn)品的故障診斷技術(shù)與容錯(cuò)控制方法為機(jī)電產(chǎn)品的容錯(cuò)糾錯(cuò)設(shè)計(jì)提供了一套