闭环系统故障诊断技术综述

本文着眼于闭环环境下动态系统中的故障诊断问题.介绍了目前闭环系统故障诊断的研究意义, 特别关注了开闭环故障诊断的不同,并概述了现有的闭环系统故障诊断方法. 通过仿真实验比较了典型开环系统和闭环系统中故障诊断的不同性能.最后探讨了闭环系统故障诊断研究中 亟待解决的问题以及未来可能的研究方向.     

结构残差在基于SDG故障分离中的应用

符号有向图（SDG）是大规模复杂系统中故障传播关系的描述模型,但它仅能通过在相容通路上的定性推理进行故障分离,因此有着明显的局限性。而结构残差是定量故障分离的成熟方法,将其引入基于SDG的故障分离中,用以提高系统故障分离的能力,弥补SDG方法的不足。具体的做法是将SDG转化为结构残差的描述形式,再利用结构残差的基本思想,分别就变量是否完全可检测的情况给出了具体的故障分离方法。这样做可以提高系统故障分离的鲁棒性和准确性。应用实例表明,该方法可通过残差计算,准确判断故障源,实现故障分离。     

Flow-graph techniques for epicyclic gear train analysis†

Flow-graph techniques are applied in this article for the analysis of an epicyclic gear train. A gear system based on this is designed and constructed for use in Numerical Control Systems.     

具有执行器完整性的容错控制器设计

利用Ｌｙａｐｕｎｏｖ方程和广义逆理论,提出一种多变量控制系统设计方法。所设计的状态反馈控制器使得闭环系统的极点配置在一指定的圆形区域内,并且系统具有良好的动态特性,在执行器失效时仍能稳定,具有完整性,进而把结果广到传感器失效的情形。设计实例验证了该方法的有效性。     

A complement about almost controllability subspaces

We show that, for any almost controllability subspace, there exist a maximal input chain and a family of state feedbacks which lead to the well known ‘feedback-chain’ expression for this subspace.     

Active fault detection and isolation of discrete-time linear time-varying systems: a set-membership approach

Active fault detection and isolation (AFDI) is used for detection and isolation of faults that are hidden in the normal operation because of a low excitation signal or due to the regulatory actions of the controller. In this paper, a new AFDI method based on set-membership approaches is proposed. In set-membership approaches, instead of a point-wise estimation of the states, a set-valued estimation of them is computed. If this set becomes empty the given model of the system is not consistent with the measurements. Therefore, the model is falsified. When more than one model of the system remains un-falsified, the AFDI method is used to generate an auxiliary signal that is injected into the system for detection and isolation of faults that remain otherwise hidden or non-isolated using passive FDI (PFDI) methods. Having the set-valued estimation of the states for each model, the proposed AFDI method finds an optimal input signal that guarantees FDI in a finite time horizon. The input signal is updated at each iteration in a decreasing receding horizon manner based on the set-valued estimation of the current states and un-falsified models at the current sample time. The problem is solved by a number of linear and quadratic programming problems, which result in a computationally efficient algorithm. The method is tested on a numerical example as well as on the pitch actuator of a benchmark wind turbine.     

基于定量模型的故障诊断及其性能指标研究

介绍了故障诊断的基本概念,提出了基于定量模型FDD技术的5种故障分类模式,分析了基于定量模型FDD技术的基本原理,对提出的基于定量模型FDD技术的性能指标进行了研究和讨论。     

基于故障映射向量和结构化残差的主元分析(PCA)故障隔离

在基于主元分析(PCA)的多变量统计过程监控中, 现有方法很难直观有效地完全实现故障的隔离与诊断. 本文通过分析各类故障的数学模型, 提出一种基于结构化残差和故障映射向量的隔离方法, 并推导出PCA模型下过程故障映射向量方向的提取算法, 进而实现了传感器/执行器故障和过程故障的故障隔离, 在CSTR仿真上的研究进一步验证了该法的有效性.     

飞机余度舵机系统鲁棒故障诊断

提出一种利用特征结构配置与状态反馈解耦相结合设计观测器的方法,实现余度伺服系统的鲁棒故障诊断,利用特征结构方法,可以实现残差与结构性干扰解耦;利用对偶原理,进行解耦观测器设计,可使残差不受交联作用影响,利用这两种方法中参数设计的自由度,使其互相逼近,做到在干扰解耦的基础上,故障最大程度地实现通道解耦,该方法不仅适用于突变故障,而且也适用于渐变故障和多故障的诊断。     

基于多信号模型的故障诊断策略设计

对基于多型号模型的故障诊断策略设计进行了深入研究,介绍了多信号模型的定义和表示,提出了在单故障假设及不考虑组成单元可靠性、测试时间和测试费用影响下的故障检测用测试和故障隔离用测试优选算法以及故障诊断策略制定方法,并结合示例说明了诊断策略的设计过程;文中所提出的诊断策略设计方法能够以尽可能少的测试完成故障检测和隔离,按此方法设计的诊断策略具有自适应特性,适用于各类系统和设备的测试性分析与设计和故障诊断。     

控制系统故障诊断

阐述了控制系统故障诊断的重要性及国内外研究水平和发展方向 ,简述了控制系统故障诊断的原理 ,最后分析了故障诊断两大类方法 :基于控制系统数学模型和不依赖于控制系统数学模型的故障诊断方法。     

风能转换系统执行器故障主动容错控制

提出了一种新颖的风能转换系统滑模主动容错控制策略.针对风能转换系统执行器故障,运用预测控制思想和迭代算法,设计了一种故障观测器.在设定的优化时域长度内,利用实际系统与故障观测器的输出差值,通过反复迭代运算,不断地对虚拟故障信号进行调整,使其能有效地拟合实际系统执行器故障,并根据故障观测值实时调整滑模容错控制器结构.未发生故障时,故障观测值为零,系统在滑模控制器控制下稳定运行;执行器发生故障时,运用故障观测值实时调整滑模容错控制项,并用双曲正切函数代替符号函数,消除抖动.仿真实验结果表明,滑模容错控制器下的系统具有良好的容错能力,提高了风能转换系统最大风能捕获效率.     

模拟电路故障诊断测试节点优选新算法

采用故障特征函数描述模拟电路故障字典法中的模糊集,提出了节点故障隔离度和条件故障隔离度的概念,用其描述节点对故障的区分能力.给出了测试节点优选的数学模型,并在此基础上给出了新的测试节点优选算法.最后给出了新算法的应用实例.     

多参量状态监测与故障诊断系统数据库技术研究

针对大型往复式压缩机状态监测与故障诊断系统的数据信息特点,通过WinCC组态数据库、Microsoft Access数据库、文件系统管理数据三种数据管理方法对系统的适应性的研究,最终选择文件系统管理数据,同时采用内存对齐规则设计规划了系统数据的存放格式,从而建立一个实时性高、数据量大的数据库来满足工业现场需要。     

用虚拟连杆构造冗余残差对多关节机械臂进行故障诊断

提出了一种多关节机械臂的故障诊断方法.基于机械臂各个关节间的转动传递关系,对多个关节构造虚拟连杆的残差,利用虚拟连杆与机械臂工作空间残差间构成的冗余关系进行故障诊断.将残差阈值的设计与机械臂末端位置的渐变相联系,改进了现有方法中判别关节故障没有利用关节间位置关系的不足.     

一种基于凸多面体的集员滤波故障诊断方法

针对含有未知但有界噪声的线性系统,利用基于凸多面体的集员滤波算法进行故障诊断策略研究;针对不同故障类型设计集员滤波器,通过求解基于无故障模型的集员滤波器状态可行集进行故障检测.采用模型去伪的思路进行故障隔离,即在故障发生后寻找唯一当前状态可行集不为空的集员滤波器,其对应的故障类型即为故障隔离结果.通过实例仿真分析得出,所提出方法可完成对不同类型故障的诊断,具有可行性.     

基于IETM的航空装备故障诊断

航空装备维护保障是航空产品全生命周期中的一个重要阶段。基于S1000D标准,通过对复杂的航空装备故障隔离程序的分析,确定故障诊断模型,并根据故障隔离Schema结构以及Fault信息集,给出了故障隔离程序数据模块的XML文件示例,实现了故障隔离步骤的动态显示。该研究成果能够推广IETM中故障隔离信息的使用,提高装备维护质量及加速装备维修效率,促进航空IETM的研究开发,可以更好地促进复杂航空装备的保障维护方式向\"视情维修\"和\"预知维修\"的方向发展。