基于多目标约束的鲁棒故障检测滤波器设计

针对包含未知输入的线性时不变系统,研究了其鲁棒故障检测滤波器设计问题。由于故障信号往往分布在有限频域段内,设计的目标包括使特定有限频域段上的复合性能指标最小化以及满足区域极点配置的要求。一个基于LMI的方法被提出用于解决该设计问题。该方法的优点在于求解过程中可以获取给定有限频域段上的频域指标的真实值,并可求得满足目标的最优解。因此,设计的故障检测滤波器可以获得良好的故障检测性能。一个基于某国产歼击机的设计实例验证了该方法的有效性。     

新的基于LMI的鲁棒故障检测滤波器设计方法*

提出一种新的基于LMI的滤波器设计方法,能够解决在线性时不变系统中进行故障检测时所遇到的多目标优化问题。通常在故障检测中,H∞范数用于描述残差对于外界干扰的鲁棒性,而H指标用于描述残差对于故障的灵敏度。通过引入残差的误差值,将多个指标（H∞和H指标）统一转换成H∞范数,从而将故障检测滤波器的设计问题转换成对H∞范数优化问题;然后用一种新颖的基于LMI的方法来求解;最后,将本算法应用于某导弹发生故障的纵向平面模型,仿真结果表明了该算法能有效、及时地检测出故障。     

一类非线性时滞系统的H_∞鲁棒故障检测滤波器设计

研究一类受时变时滞影响的非线性不确定系统H∞鲁棒故障检测滤波器设计问题.首先采用基于观测器的故障检测滤波器作为残差产生器,将故障检测滤波器设计归结为H∞滤波问题;然后应用Lyapunov-Krasovskii方法,推导并证明了问题可解的依赖时滞的充分条件,通过求解线性矩阵不等式得到了观测器增益矩阵的解;最后通过算例验证了所提出方法的有效性.     

一种基于最优鲁棒故障检测滤波器的网络化控制系统故障检测方法

研究了时延可能大于采样周期情况下的网络化控制系统的故障检测问题. 首先, 时延造成的影响被转化成了范数有界的不确定性, 接下来现有的基于参考模型的连续系统故障检测方法被推广到离散系统, 并应用于前面得到的含参数有界不确定性的系统. 本文提出的算法可以通过 Matlab LMI 工具箱实现. 仿真结果证实了算法的有效性.     

基于观测器的LPV系统故障检测方法

针对一类线性参数变化(LPV)连续系统的故障检测问题,通过构造合适的输出观测器,获得残差生成器,并通过优化设计步骤,实现对干扰的有效抑制和对故障的灵敏检测。利用依赖参数的Lyapunov函数,在保证残差生成器稳定性的基础上,给出观测器存在的充分条件。应用投影定理,借助附加矩阵解除了基于参数的Lyapunov函数矩阵与系统矩阵的耦合,得到以线性矩阵不等式(LMI)形式表示的求解条件。对于参数变化系统,基于LMI的求解条件为无穷维问题,借助基函数和参数网格化方法,使其转变为可求解的问题。仿真结果表明,应用该方法可以在一定程度上抑制干扰,并能灵敏有效地实现故障检测。     

时滞依赖H∞滤波器的有限频故障检测方法

本文研究了线性离散时滞系统的有限频鲁棒故障检测问题.利用故障估计技术,将故障检测滤波器设计问题转化为时滞依赖的H∞滤波器设计问题.本文直接给出刻画有限频故障检测性能的线性矩阵不等式条件,避免因引入加权函数而产生的不准确性.最后,仿真算例表明时滞依赖的有限频故障检测滤波器可以取得比已有结果更好的故障检测性能.     

线性系统的H2/H-故障检测优化方法设计

针对一类具有未知扰动的线性系统的故障检测(FD)问题,通过对系统进行重构,设计出了系统的H2/H-优化FD观测器。利用构造的Lyapunov函数和线性矩阵不等式,证明并给出了FD观测器有解的充分条件和优化设计方法。所设计的观测器使系统具有渐近稳定性,抑制干扰能力强,满足所给的范数指标。仿真结果验证了所设计方法的有效性。     

双线性检测滤波器及其故障可检测条件

研究了双线性检测滤波器的故障可检测条件. 设计了一种检测滤波器, 并得到了其故障完全可检测的严格条件. 结果表明要使检测滤波器故障完全可检测, 系统独立的传感器和独立的状态数至少和系统故障种类相同. 这个结果符合线性空间的性质. 最后利用所构造的滤波器分析了算例.     

Delta算子离散化系统H_∞故障检测滤波器设计

基于线性矩阵不等式(LMI)方法,研究基于Delta算子离散化系统的H∞故障检测问题.把故障和扰动看作广义扰动,利用H∞控制理论,以LMI形式给出了Delta算子离散化系统的H∞故障检测滤波器存在的充分条件.仿真实例表明了设计方法的有效性,所设计的滤波器不但能保证闭环Delta算子系统系统渐近稳定,具有所期望的H∞性能,且保证快速采样时其对故障的检测效果接近于连续系统的检测效果.     

一种新的时滞系统鲁棒故障诊断滤波器设计方法

研究具有扰动不确定的状态时滞系统鲁棒故障诊断滤波器的设计问题.通过对系统传递函数输入输出通道的组合变换,引入一种能够同时体现残差对扰动信号鲁棒性和对故障信号灵敏性的性能指标,将基于状态观测器的鲁棒故障诊断滤波器设计问题转化为H∞优化设计问题,应用线性矩阵不等式(LMI)技术,给出并证明了该设计问题解存在的条件和求解方法.最后,通过一个仿真算例来验证本方法的有效性.     

关联大系统的故障诊断滤波器设计LMI方法

大系统分解后,状态方程增加了一个动态关联项,这就破坏系统正常时残差渐近于零的条件,要从残差变化趋势中判断系统的故障,必须使动态关联项对残差不敏感。利用H∞控制理论,研究了组合系统的故障检测问题。将故障检测滤波器的设计归结为H∞滤波器问题,使残差信号对关联项干扰具有较好的抑制作用。残差的变化趋势仍会由系统的故障来决定,应用线性矩阵不等式得到此类不确定性系统的故障检测滤波器的存在条件,并给出滤波器参数矩阵的数值解法,仿真例子说明了方法的有效性。     

基于混杂系统方法的一类采样数据系统鲁棒故障检测

针对具有连续时间过程噪声和离散时间测量噪声的采样数据系统, 提出了一种新的鲁棒故障检测直接设计方法. 首先利用具有有限跳变的线性系统作为残差产生器, 采样数据系统的鲁棒故障检测设计问题被描述成采样数据滤波问题, 然后给出有限跳变线性系统有界实引理的线性矩阵不等式(LMI)表达形式, 基于此, 推导出采样数据系统鲁棒故障检测滤波器的存在条件及设计参数, 并将所提方法推广到具有结构不确定性的采样数据系统上. 所设计的滤波器能够保证残差与故障之间误差最小, 并对过程噪声、测量噪声、结构不确定性等因素鲁棒. 最后, 通过数值仿真对所提方法的可行性进行了验证.     

一种场景敏感的高效错误检测方法

定值-引用类错误是一类非常重要且常见的错误.当前,对这类错误的检测很难同时达到高精度和高可扩展性.通过合理组合敏感和不敏感的检测方法并控制两类方法的实施范围,可以同时达到高检测精度和高可扩展性.提出一种新颖的场景敏感的检测方法,该方法根据触发状态对潜在错误语句分类,识别不同类别语句的触发场景并实施不同开销的检测,在不降低精度的同时最小化检测开销.设计了一个多项式时间复杂度的流敏感、域敏感和上下文敏感的场景分析以进行分类,并基于程序依赖信息识别触发场景,仅对必要的触发场景实施路径敏感的检测.为上述方法实现了一种原型系统——Minerva.通过使用空指针引用错误检测为实例研究以及总代码规模超过290万行,最大单个应用超过200万行的应用验证,用例实验结果表明,Minerva的平均检测时间比当前先进水平的路径敏感检测工具Clang-sa和Saturn分别快3倍和46倍.而Minerva的误报率仅为24%,是Clang-sa和Saturn误报率的1/3左右,并且Minerva未发现漏报已知错误.上述数据表明,所提出的场景敏感的错误检测方法可同时获得高可扩展性和高检测精度.     

多故障鲁棒检测滤波器设计

研究多个执行机构故障的检测和隔离问题,首先提出多故障情况下检测滤波器的一种设计方法,然后针对性系统A,B阵的参数不确定性研究检测滤波器的鲁棒性问题,最后采用某型号飞机方程进行仿真验证。     

一种鲁棒故障检测与反馈控制的最优集成设计方法

研究线性不确定系统的反馈控制器与鲁棒故障检测滤波器集成设计问题.基于新提出的性能指标函数,将鲁棒故障检测滤波器设计问题归结为最优化问题,通过求解Riccati方程可得到鲁棒故障检测滤波器设计问题的最优解.在共用同一状态观测器的情况下,将反馈控制器和鲁棒故障检测滤波器的集成设计问题归结为两目标优化问题,解决了同时满足闭环控制系统设计要求和故障诊断系统鲁棒性能的最优集成设计问题.简例验证了提出算法的有效性.     

基于模拟退火的多目标优化算法

该文剖析了多目标优化问题和物体退火之间的关系,发现两者之间有着天然的联系,并在此联系的基础上,构建了一种新型的多目标优化算法———基于模拟退火的多目标优化算法。最后,基于典型算例的数值仿真验证了算法的有效性。     

一种非线性系统的传感器故障检测与诊断新方法

基于一种非线性系统的伪偏差分离估计算法和贝叶斯分类算法,给出了一种非线性系统的传感器故障检测与诊断的新方法.对一个大型造纸机采用实际模型进行的数值仿真表明,该方法非常适用于工业系统传感器的在线故障检测与诊断.     

神经网络自适应非线性滤波器及在线故障检测

提出一种BP神经网络在线自学习方式及用该方式建立自适应非线性滤波器的方法,并提出了基于该BP滤波器对机器人系统进行在线实时状态跟踪、预报和突变性故障检测的方法。为了快速、正确地检测出故障,设计了一复合故障检测策略。对所提方式、方法及策略进行了仿真验证。