欠量測與過驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷的空間幾何方法研究.pdf

1、通常所說的故障診斷是指先通過故障檢測確定故障的發(fā)生，之后運用具體的數(shù)學方法及工具實現(xiàn)故障的隔離并完成故障修復的過程。故障診斷技術在不同的數(shù)據(jù)和模型下可以分為多種形式，為完成線性時不變系統(tǒng)中器件的故障檢測與隔離問題，本文主要采用空間幾何方法對系統(tǒng)進行故障分析與研究。空間幾何方法主要是將系統(tǒng)中的能控性和能觀性轉化成狀態(tài)空間中的幾何特性，其特點是可以把復雜的矩陣運算轉化為簡單的空間投影運算，簡潔明了。利用其中的不可觀測子空間概念，可以構建相互

2、獨立或者是具有相關量測狀態(tài)情形下的殘差信號集，實現(xiàn)殘差信號與故障特征的對應關系，完成系統(tǒng)異常時的故障檢測與隔離問題。
　　本文基于空間幾何理論方法對故障的檢測與隔離進行研究，首先建立對應的系統(tǒng)故障模型，并設計相關的殘差產(chǎn)生器，然后通過求解參數(shù)矩陣并通過實驗仿真得到最終的殘差值，主要實現(xiàn)殘差對系統(tǒng)輸入和系統(tǒng)噪聲及干擾的解耦，同時也能實現(xiàn)對特定的故障敏感，而對其它的故障解耦，最后完成系統(tǒng)的故障檢測與隔離。對于控制矩陣和量測矩陣都為滿秩

3、的線性時不變系統(tǒng)中，在伴有輸入干擾和量測噪聲的情形下，實現(xiàn)執(zhí)行器故障檢測與隔離。在此基礎上，文章主要針對以下兩種情況開展研究:
　　1)針對系統(tǒng)方程中量測矩陣不滿秩的問題，把傳感器的故障模式直接轉化到系統(tǒng)狀態(tài)中，完成傳感器故障的系統(tǒng)模型建立。首先根據(jù)線性系統(tǒng)理論知識設計出所需要的殘差生成器。然后基于空間幾何方法，通過利用擴展的不可觀測子空間對故障特征進行空間劃分及其運算，實現(xiàn)它們之間的解耦關系，根據(jù)需要構建殘差生成器并完成殘差生成