基于觀測(cè)器的魯棒H-,∞-故障檢測(cè)問(wèn)題研究.pdf

1、模型不確定性和時(shí)滯是諸如造紙、化工生產(chǎn)、生物、電力傳輸?shù)仍S多工業(yè)過(guò)程以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中普遍存在的現(xiàn)象。為了確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性，對(duì)于含有模型不確定性和時(shí)滯的線性系統(tǒng)魯棒故障診斷技術(shù)的研究至關(guān)重要。本文的主要目的是針對(duì)含有不同類(lèi)型不確定性的線性系統(tǒng)、故障表現(xiàn)為參數(shù)攝動(dòng)形式的線性系統(tǒng)和一類(lèi)線性時(shí)滯系統(tǒng)，研究提出基于觀測(cè)器的魯棒H<∞>故障檢測(cè)理論，主要內(nèi)容和研究成果包括以下幾部分： 第二章簡(jiǎn)要介紹了本文將要用到的兩類(lèi)H

2、<,∞>故障診斷方法。其一是把從故障到殘差的傳遞函數(shù)的H<,∞>范數(shù)或非零最小奇異值作為故障靈敏度性能指標(biāo)，把從未知輸入到殘差的傳遞函數(shù)H<,∞>范數(shù)作為未知輸入魯棒性能指標(biāo)，從而將故障檢測(cè)濾波器設(shè)計(jì)歸結(jié)為最小化問(wèn)題，通過(guò)求解矩陣Riccati方程可以得到求解問(wèn)題的統(tǒng)一法。其二是將殘差產(chǎn)生器設(shè)計(jì)歸結(jié)為H<,∞>濾波問(wèn)題，并可通過(guò)求解線性矩陣不等式設(shè)計(jì)故障檢測(cè)濾波器。 第三章研究了受未知輸入和Polytopic型不確定性影響的一類(lèi)

3、線性離散時(shí)間系統(tǒng)的魯棒故障檢測(cè)問(wèn)題。將Polytopic型不確定系統(tǒng)的魯棒故障檢測(cè)濾波器設(shè)計(jì)歸結(jié)為H<,∞>濾波問(wèn)題，應(yīng)用線性矩陣不等式技術(shù)推導(dǎo)并證明了問(wèn)題可解的充分條件，得到了故障檢測(cè)濾波器的參數(shù)化解。 第四章研究一類(lèi)受乘性隨機(jī)噪聲影響的不確定線性系統(tǒng)的魯棒故障檢測(cè)問(wèn)題。對(duì)于能夠了解部分故障先驗(yàn)知識(shí)的情況，提出描述故障結(jié)構(gòu)特性的動(dòng)態(tài)模型，解決H<,∞>故障估計(jì)問(wèn)題；而當(dāng)故障信息完全未知情況下，將基于觀測(cè)器的殘差產(chǎn)生器設(shè)計(jì)歸結(jié)為

4、隨機(jī)意義下的H<,∞>濾波問(wèn)題，提出了該問(wèn)題求解的線性矩陣不等式方法。另外還對(duì)故障檢測(cè)的殘差評(píng)價(jià)問(wèn)題進(jìn)行了研究，根據(jù)給定的殘差評(píng)價(jià)函數(shù)和閾值，可判斷故障的發(fā)生并估計(jì)故障的誤報(bào)率；給定殘差評(píng)價(jià)函數(shù)和容許故障誤報(bào)率，也可通過(guò)適當(dāng)?shù)倪x取閾值把實(shí)際的故障誤報(bào)率限定在容許的范圍內(nèi)。 第五章把基于觀測(cè)器的H<,∞>故障檢測(cè)技術(shù)推廣應(yīng)用于解決受L<,2>范數(shù)有界未知輸入影響的線性時(shí)不變系統(tǒng)的參數(shù)故障檢測(cè)問(wèn)題。對(duì)于傳感器、執(zhí)行器和元器件故障表現(xiàn)

5、為參數(shù)攝動(dòng)形式的情況，將參數(shù)故障檢測(cè)問(wèn)題描述為加性故障的檢測(cè)問(wèn)題，給出了參數(shù)故障的可檢測(cè)性概念，提出了針對(duì)參數(shù)故障的基于觀測(cè)器的故障檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)H<,∞>優(yōu)化方法。 第六章研究了一類(lèi)線性時(shí)滯系統(tǒng)的基于觀測(cè)器的H<,∞>故障檢測(cè)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)線性時(shí)滯系統(tǒng)進(jìn)行廣義坐標(biāo)變換，得到了只包含輸入、輸出時(shí)滯，無(wú)狀態(tài)時(shí)滯的新的系統(tǒng)表達(dá)形式?；谛碌玫降南到y(tǒng)模型，選用基于觀測(cè)器的故障檢測(cè)濾波器作為殘差產(chǎn)生系統(tǒng)，使得到的殘差動(dòng)態(tài)方程為僅包含未知輸入