基于觀測(cè)器的故障診斷與最優(yōu)容錯(cuò)控制方法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，控制系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性日益增加，因此切實(shí)保障現(xiàn)代復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性和安全性變得越來(lái)越重要。故障診斷與容錯(cuò)控制技術(shù)的出現(xiàn)，為提高復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性和安全性開辟了一條新的途徑。
　　 針對(duì)實(shí)際中常見的類型已知的故障，即一類動(dòng)態(tài)特性已知、初始條件未知的故障，本文利用基于觀測(cè)器的方法，對(duì)線性及線性時(shí)滯系統(tǒng)的故障診斷和容錯(cuò)控制問(wèn)題進(jìn)行了研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)研究了線性系統(tǒng)基于降維狀態(tài)觀測(cè)器的故障

2、診斷方法。首先針對(duì)該類已知?jiǎng)討B(tài)特性但未知初始條件的連續(xù)變化的故障，給出并證明了線性系統(tǒng)發(fā)生此類故障時(shí)故障可診斷性的充分條件。然后通過(guò)最優(yōu)控制理論和對(duì)偶原理，提出了一種新的基于降維狀態(tài)觀測(cè)器的最優(yōu)故障診斷器的設(shè)計(jì)方法，從而在實(shí)現(xiàn)在線故障診斷的同時(shí)使所設(shè)計(jì)的故障診斷器實(shí)現(xiàn)最優(yōu)。
　　 (2)研究了線性系統(tǒng)發(fā)生非完全失效故障情況下的容錯(cuò)控制問(wèn)題。提出了兩種動(dòng)態(tài)容錯(cuò)控制方法。首先提出了一種基于狀態(tài)反饋的動(dòng)態(tài)最優(yōu)容錯(cuò)控制方法，且考慮并解決

3、了最優(yōu)容錯(cuò)控制的物理不可實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。該容錯(cuò)控制方法在實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)容錯(cuò)控制的同時(shí)使系統(tǒng)滿足二次型最優(yōu)性能指標(biāo)。然后提出了一種基于內(nèi)模原理的變結(jié)構(gòu)最優(yōu)容錯(cuò)控制方法，該方法利用內(nèi)模原理結(jié)合故障診斷的結(jié)果設(shè)計(jì)了故障補(bǔ)償器以補(bǔ)償故障對(duì)系統(tǒng)輸出的影響，并給出了根據(jù)系統(tǒng)有無(wú)故障發(fā)生的情況進(jìn)行變結(jié)構(gòu)最優(yōu)容錯(cuò)控制的設(shè)計(jì)步驟。仿真結(jié)果驗(yàn)證了兩種容錯(cuò)控制方法的有效性。
　　 (3)研究了含有控制時(shí)滯的線性系統(tǒng)的故障診斷和容錯(cuò)控制問(wèn)題。推廣了線性系統(tǒng)的故障診

4、斷和容錯(cuò)控制方法的思路，從而針對(duì)控制時(shí)滯系統(tǒng)提出了其故障診斷方法和兩種動(dòng)態(tài)容錯(cuò)控制方法。首先通過(guò)對(duì)控制時(shí)滯的無(wú)時(shí)滯變換，提出了線性時(shí)滯系統(tǒng)的基于降維狀態(tài)觀測(cè)器的故障診斷器的設(shè)計(jì)方法，該故障診斷方法在實(shí)時(shí)在線診斷出具體故障的同時(shí)觀測(cè)出了系統(tǒng)的狀態(tài)。然后提出了時(shí)滯系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)最優(yōu)容錯(cuò)控制律的設(shè)計(jì)方法，并考慮了最優(yōu)容錯(cuò)控制的物理不可實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。最后提出了時(shí)滯系統(tǒng)基于內(nèi)模原理的變結(jié)構(gòu)最優(yōu)容錯(cuò)控制方法。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提出的故障診斷和兩種容錯(cuò)控制方法