风力发电系统传感器故障诊断

针对非线性风力发电系统,提出了一种基于滑模观测器的传感器故障诊断方法.基于考虑传感器加性故障的非线性动态模型,利用T--S模糊理论建立风力发电系统全局T--S模型,设计模糊T--S系统滑模故障观测器,产生对故障具有敏感性的残差,实现故障检测.通过等价输出控制方法来维持滑模运动,直接获取故障信息,重构传感器故障.最后以三叶片水平轴风力发电系统为例,仿真验证了该方法的有效性与可靠性.     

基于滑模观测器的多传感器故障诊断方法

针对一类非线性系统的传感器故障诊断问题,提出了一种多传感器故障检测方法.首先,定义一个状态变量将传感器故障转换成伪执行器故障,然后设计相应的滑模观测器生成残差,来实现多故障的检测.依据Lyapunov稳定性理论,以LMI的形式给出了观测器存在的充分条件.最后通过单关节机械手的实例,验证了所提方法的有效性和可行性.     

一种滑模观测器的多故障诊断方法

针对非线性系统的执行器故障及传感器故障,提出一种鲁棒多故障检测方法．首先,对可能发生的每种执行器故障分别构造模型,并设计相应的滑模观测器用于残差生成,从而实现执行器故障检测．然后,设计一种算法,利用简单滤波器将传感器故障转换为执行器故障,从而直接利用执行器故障检测的方法实现传感器故障的检测,将执行器故障的检测方法推广到执行器、传感器故障同时存在的情况．最后,通过在单关节机械手中的仿真应用验证了所提方法的有效性．     

基于滑模观测器和神经网络的传感器故障诊断方法比较研究

针对航空发动机传感器故障诊断中各种方法的优势和劣势,选择滑模观测器和神经网络这两种故障诊断方法分别对航空发动机转速传感器进行故障诊断研究,采用实验室搭建的发动机实验台DGEN380的实验数据,选择对航空发动机控制系统影响较大的偏置故障、漂移故障、脉冲故障、周期性干扰故障这四类传感器故障进行诊断。研究结果表明,滑模观测器和IPSO-BP神经网络都能实现航空发动机传感器的故障诊断;滑模观测器方法可以诊断出偏置故障、脉冲故障和周期性干扰故障,但不能诊断出传感器发生的漂移故障;IPSO-BP神经网络方法可以诊断出偏置故障、漂移故障、脉冲故障和周期性干扰故障。因此,滑模观测器在故障诊断中可能会出现漏诊的现象,IPSO-BP神经网络相对滑模观测器而言不会出现漏诊的现象。     

水下机器人传感器容错控制技术的研究

在分析水下机器人的解耦控制器及传感器系统的基础上，探讨了传感器出现故障时采用以滑模观测器输出代替传感器输出的容错控制（又叫取代控制）策略．对于传感器出现的无法修复性故障，这种策略最小化了其带给机器人的损伤．对于传感器出现的跳变故障，则在跳变故障的时间内采用取代控制．仿真结果表明了方法的有效性．     

一种非线性系统被控对象故障诊断方法

控制系统中的传感器、执行器和被控对象的故障检测与诊断往往是把执行器和被控对象视为一个整体来研究, 这不利于故障的决策与处理. 对此, 设计了非线性系统故障诊断的滑模观测器, 提出一种诊断被控对象故障的方法, 即对非线性系统和执行器同时进行观测, 根据两观测器残差的变化情况判断出非线性系统中传感器、执行器和被控对象故障. 最后以单输入单输出非线性系统为例进行仿真, 验证了该方法的有效性.

     

基于广义回归神经网络的传感器故障诊断研究

针对诊断传感器偏置故障与漂移故障的难点问题,提出了一种基于广义回归神经网络(GRNN)的传感器故障诊断方法。该方法充分利用控制系统闭环回路测控信息,建立一组多输入单输出GRNN观测器,通过将观测器输出与传感器实际输出相比较获取残差序列,获得基于残差序列的传感器偏置故障和漂移故障的辨识策略,实现控制系统传感器故障在线诊断。仿真结果表明:该方法可以快速准确地检测和分离传感器故障,辨识传感器故障类型、故障大小以及故障发生的时间。     

基于滑模观测器的电流传感器故障监测系统设计

为了保证电流传感器的工作效率,为设备维护提供有效参考,利用滑模观测器优化设计了电流传感器故障监测系统。加设滑模观测器,改装数据采集器、信号处理器等设备,调整系统的电路连接方式,在抗干扰约束下,完成硬件系统的优化设计。根据电流传感器的工作原理和故障特征,构建电流传感器故障数学模型。利用滑模观测器及其逻辑原理,实时收集电流传感器的运行信号。根据传感器故障特征,选择并计算电流传感器的故障监测指标,通过与设置故障标准的比对,输出可视化的电流传感器故障监测结果。通过系统测试实验得出,基于滑模观测器的电流传感器故障监测系统的指标监测误差、故障类型误检率和漏检率均低于预设值,由此证明优化设计系统具有良好的故障监测功能。     

基于高增益鲁棒滑模观测器的故障检测和隔离

针对一类同时具有执行器和传感器故障的不确定线性系统,讨论了基于观测器的故障检测和隔离方法.首先,通过引入增维向量,使得在构造的增维系统中,故障向量包含了原系统的执行器故障和传感器故障.通过构造辅助输出使增维系统的观测器匹配条件得以满足,同时设计高增益滑模观测器对辅助输出进行估计.然后,对增维系统构造鲁棒滑模观测器并用作故障检测观测器,通过滑模控制项来抑制干扰,使观测器具有鲁棒性.在此基础上,结合多观测器故障隔离思想,提出了可以同时对执行器故障和传感器故障进行检测和隔离的方法. 最后,通过对一个五阶飞行器模型进行仿真,证明了所提方法的有效性.     

控制系统传感器增益故障的一种鲁棒诊断方法

本文基于状态观测器，提出了一种模型含有不确定性误差情况下，传感器增益漂移故障的诊断与分离方法。作者通过一个辅助系统产生故障特征信号，然后采用拟合的方法，从观测器残差中提取出故障信息，从而实现故障的诊断与分离。     

控制系统传感器缓变故障的鲁棒诊断

基于状态观测器，提出一种模型含有不确定性误差情况下传感器增益漂移和零点漂移故障的诊断与分离方法。首先讨论了状态观测器的残差信号与模型误差与传感器故障间的动态关系；然后采用逆系统求解和优化拟合等手段，提出一种估算传感器增益和零点偏移量的方法。     

一种基于滑模—神经网络观测器的故障检测和诊断方法

本文针对一类非线性系统，提出了一种用于故障检测和诊断的滑模观测器方法．其 中，观测器中的滑模项保证了该系统在无故障情况时的鲁棒性，并且系统运行的滑动区域提供了故障检测的条件．当检测出故障之后，观测器中的故障估计部分被启动，利用RBF神经网络估计故障，从而能在线辨识故障的形态．仿真结果验证了该方法的有效性．     

基于滑模观测器的车辆电子稳定性控制系统故障重构

针对车辆电子稳定性控制系统的横摆角速度传感器和侧向加速度传感器故障检测和重构问题,使用T-S模糊系统建立了车辆动力学系统的全局模型,依据滑模控制理论,给出了基于滑模观测器的传感器故障检测和重构方法,且所设计观测器满足给定的从未知输入到故障重构误差的L2增益性能要求.最后通过实测数据,验证了方法是可行的.     

基于极点配置和椭球分析的传感器故障检测

针对具有未知扰动与测量噪声的线性离散时间系统,提出了一种传感器故障检测方法.首先,将传感器故障视为增广状态,将原始系统转化为一个等效的新线性动态系统.然后,基于鲁棒观测器设计和极点配置方法构造了一个故障检测观测器,使得生成的残差能够同时满足对扰动与噪声的鲁棒性和对故障的敏感性.此外,设计了一种基于椭球分析的残差评价方法,该方法可通过判断残差是否被无故障残差椭球包含来检测故障.最后,通过一个二阶RC电路模型的仿真算例验证了所提出方法的有效性与优越性.     

基于自适应滑模观测器的高铁牵引系统单相三电平整流器开路故障诊断

为了提升高速列车牵引系统的稳定性和可靠性,本文针对其单相三电平整流器,提出了一种基于自适应滑模观测器的开关管开路故障诊断方法.本文首先建立了单相三电平整流器开路故障下的状态空间模型,然后设计了收敛速度快且显著抑制高频抖振的自适应滑模观测器准确估计网侧电流,其次利用整流器网侧电流与观测器输出电流提出了基于电流绝对值均方根的开关管开路故障检测方法,在此基础上采用电流残差构造初次故障定位量进行开关管初步定位,最后利用开路故障开关函数建立故障状态下的自适应滑模观测器实现故障开关管精确定位.本文提出的方法能够实现单相三电平整流器所有开关管故障检测与定位,诊断速度快,鲁棒性强,且不需要额外注入脉冲控制信号.实验结果验证了本文所提诊断方法的准确性和鲁棒性.     

基于滑模观测器和广义观测器的故障估计方法

针对受未知干扰影响的一类非线性系统,提出一种基于滑模观测器和广义观测器的执行器故障和传感器故障估计方法.首先通过线性变换将原系统解耦为两个降阶的子系统,其中一个子系统受执行器故障和干扰的影响,另一个含有传感器故障和干扰,进一步将后一个子系统转化为广义系统.对两类子系统分别设计滑模观测器和广义观测器,给出估计误差一致最终有界的条件,得到系统状态和未知干扰的估计值.然后,利用等效输出控制原理重构执行器故障,引入干扰补偿保证重构算法的鲁棒性,再根据广义观测器的结果获得传感器故障的估计值.最后,通过计算机仿真验证了本文方法的有效性.     

基于UIOs的风力机传动系统多故障诊断

风力机故障诊断通过对机组运行数据进行提取、估计,以辨别出故障并获得故障信息.但目前风力机故障检测大多考虑单个故障发生的情况,而实际工程中无法避免多故障同时发生.通过设计未知输入观测器组,解决了风力机传动系统执行器和传感器的多故障诊断及隔离.针对不同故障类型各设计一组未知输入观测器.观测器组中的每个未知输入观测器产生一个残差信号,该残差不敏感于相应故障,但敏感于其他故障.通过对比观测器组中的残差信号可实现单一或多故障诊断.建立风力机传动系统故障模型,仿真分析得出该方法具有可行性.     

多故障并发非线性系统一体化跟踪主动容错控制器设计

针对一类执行器及传感器同时发生故障的非线性系统,综合鲁棒滑模重构观测器及自适应滑模容错控制器设计技术,提出一体化跟踪主动容错控制方案.首先,将系统增维变换为广义系统,运用广义约束逆引入辅助矩阵,采用线性矩阵不等式设计观测器系数矩阵,综合自适应律给出广义鲁棒滑模观测器设计程式;在此基础之上,通过设计鲁棒滑模微分器估计输出向量微分,结合广义鲁棒滑模观测器状态估计结论,实现执行器及传感器故障同时重构.其次,基于故障重构及状态估计结论,提出自适应滑模的跟踪主动容错控制律设计程式.最后,通过开展飞行模拟转台伺服系统数值仿真,检验一体化跟踪主动容错控制器设计方法的有效性.     

基于自适应阈值与扩张状态滑模观测器的AUV执行机构故障检测与估计

作为自主式水下机器人(AUV)的重要组成部分,执行机构的可靠性对系统的安全运行具有重要意义.本文以AUV六自由度模型为基础,提出了一种基于自适应阈值与扩张状态滑模观测器相结合的故障检测与估计机制.首先,本文将模型中除去控制输入的部分扩张成新的系统状态,得到估计值和实际值之间的残差;其次,针对执行机构的未知扰动,文章设计了一种改进的自适应阈值以监测残差的变化,进一步降低了误诊率与漏诊率;随后,文章在扩张状态的结构基础上设计滑模观测器,将观测器的增益求解转化为线性矩阵不等式(LMI)约束优化问题;最后,通过动态滑模面的设计实现了抖振的抑制并论证了该动态滑模面的收敛性,同时引入等效控制输出误差注入原理,实现了AUV执行机构的故障重构.仿真结果表明,本文所提方法对AUV执行机构的故障具有较好的检测灵敏度和估计精度.     

一类随机不确定线性系统鲁棒故障检测问题研究

将一类受乘性随机噪声影响线性系统的基于观测器的残差产生器设计归结为随机意义下的H∞-滤波问题，应用线性矩阵不等式技术．推导问题可解的充分条件，给出观测器增益矩阵的求解方法．另外，根据给定的残差评价函数和闻值，判断故障的发生并估计故障的误报率；或给定残差评价函数和容许故障误报率，通过适当的选取阈值把实际的故障误报率限定在容许的范围内．仿真算例验证了所给算法的有效性．