航天器控制系统可重构性的内涵与研究综述

可重构性设计是提高航天器在轨运行质量的有效途径,可以从系统层面克服航天器控制系统固有可靠性不足、星上资源受限以及在轨故障不可维修等缺陷,目前已引起控制理论和航天器控制工程等领域的高度重视与广泛关注.本文首先结合航天器控制系统的固有特点,具体介绍可重构性的研究意义与概念内涵.然后从评价与设计两方面,详细梳理航天器控制系统可重构性的研究内容与研究现状.最后对目前可重构性研究领域中存在的一些问题以及未来可能的发展方向进行深入探讨.     

连续系统故障可诊断性评价方法综述

故障可诊断性评价是故障诊断的基础, 能够为诊断算法的开发和传感器的优化配置提供依据与指导. 在梳理可诊断性概念、评价流程与功能的基础上, 从定量模型、定性模型以及数据驱动这3 个方面对连续系统可诊断性评价方法进行分类综述, 归纳和评析了各方法的原理与特点, 并比较了定性评价与量化评价结果的优缺点. 最后探讨了故障可诊断性评价方法未来可能的发展方向.     

控制系统状态故障的可检测性研究

从控制系统的结构出发 ,对线性系统状态故障的可检测性进行了讨论 ,提出并证明了线性能观系统的状态故障是可检测的结论     

离散事件系统部分可诊断性分析

针对离散事件系统部分可诊断性问题,提出一种量化评价与分析方法。该方法以树状结构的故障模型为基础,引入可诊断度与可诊断深度指标,能够从可诊断故障覆盖程度与精确程度两个方面对系统可诊断性进行评价,其优点是评价结果量化表示,能为部分可诊断系统的进一步评价、分析与对比提供参考。此外,还讨论了故障模型对系统可诊断度与可诊断深度两个评价指标的影响,并给出了故障模型构造的一般原则。实例分析与讨论结果表明,所提出的可诊断度与可诊断深度指标能够准确反映系统在特定故障模型下的部分可诊断状态。所提出的部分可诊断性评价方法能为基于离散事件模型的复杂系统设计与评价提供依据,并能够进一步为智能、自适应和自愈系统的设计提供参考。     

系统级故障诊断中可诊断性的研究与发展

系统级故障诊断是保障多处理器计算机系统运行可靠性的重要手段,也是进行路由计算、容错分析的理论基础。系统级故障诊断中的可诊断性研究是为了进一步提高系统的诊断能力而进行的一系列诊断策略研究。系统级故障诊断中的可诊断性研究经历了半个世纪之后,已经发展成一个具有多种不同针对性的可诊断性理论集合,但是各个可诊断性之间的关联关系、优缺点以及适用性尚不清晰。基于此,本文在充分分析系统级故障诊断中可诊断性的国内外研究现状的基础上,明确了各个可诊断性的继承性关联关系、诊断能力以及故障的限制性条件,进而指出了可诊断性未来的发展方向。本文的研究为后续开展系统级故障诊断的可诊断性研究提供了宝贵的理论基础,具有重要的理论价值和现实意义。     

有干扰的控制系统故障可诊断性量化评估

故障可诊断性的量化指标在控制系统设计过程中极为重要.为此,我们提出了一种适用于线性动态系统的故障可诊断性量化评估方法.考虑到过程和观测噪声等干扰因素对评估结果正确性的影响,我们采用等价空间方法获取系统输入/输出与故障之间的解析冗余关系,将故障可诊断性评估问题转化为概率统计中多元分布的差异度判别问题.引入巴氏系数(Bhattacharyya coefficient,BC)对多元分布之间的差异度进行量化,通过严格的数学证明得到可诊断性量化指标,并给出具体评估流程.以卫星姿态控制系统为仿真算例,将本文所提评估方法应用于该系统;仿真结果表明:该方法能够在不依赖于任何诊断算法的前提下,定量分析故障诊断的难易程度.     

可装配性再设计研究

在产品设计领域，可装配性设计技术正在引起人们的广泛关注。目前的ＤＦＡ理论与实践大多集中，在可装配性分析与评价方面，而可装配性设计方面的则少得多。本文介绍了ＤＦＡ的基本概念，提出了一种基于实例和模糊匹配的可装配性再设计方法，讨论了再设计的策略。     

基于故障可诊断性量化评价的传感器优化配置方法研究

提出了一种基于故障可诊断性量化评价的传感器优化配置方法.针对可能发生故障的非线性系统,首先,基于K-L散度思想,通过计算故障情形下残差概率密度函数的差异度,得到了系统不同故障下故障可检测性和可分离性的量化指标,由于稀疏内核密度估计和蒙特卡洛算法的引入,克服了K-L散度计算中残差概率密度函数难以估计和非线性结构的K-L散度计算复杂度高的困难;其次,以故障可诊断性的定量评价为基础,借助于动态规划方法给出了系统满足期望故障可诊断性的传感器最优集合;最后,通过数值仿真和实体实验仿真验证了文中方法在故障诊断系统传感器优化配置中的有效性.     

基于时序的离散事件系统的可诊断性

提出一种基于事件之间的时序关系判定可诊断性的方法。首先通过添加通讯事件把全局模型分解成几个局部模型来缩减模型的规模,删除局部模型中的无用路径以降低状态空间;其次利用通讯事件和可观测事件之间的时序关系,对受限局部模型的可诊断性进行判定,得出几个判定性质,然后把这些性质运用到局部模型的可诊断性判定中,以避免同步操作的高复杂性;最后通过实例对可诊断性判定的过程进行分析。     

可重构技术及其在网络控制系统中的应用综述

可重构技术在对系统的维护、优化、扩展以及自适应、自组织、自恢复上有其独特的优势．对此,介绍了可重构技术的基本原理、实现方法和应用领域;阐述了其在网络控制系统中分别对系统、节点和协议的应用．并对其发展趋势进行了展望．     

基于不确定观测下离散事件系统可诊断性的研究

在实际应用系统中,由于传感器故障、传感器限制和网络中的数据包丢失等原因,事件的可观测值变得不确定,使得观测系统行为变得尤为复杂。针对离散事件系统中,同个事件串可能有多个观测值以及不同状态下同个事件观测值也可能不同的问题,提出一种不确定观测下故障诊断验证的方法。首先对不确定观测的离散事件系统的可诊断性进行形式化,然后构建出用于上述故障诊断验证的验证器;基于验证器提出了系统基于不确定观测下可诊断的充要条件及验证算法;最后,实例说明不确定观测下故障诊断验证算法的应用。与现有研究相比,提出的方法对故障事件的观测值没有约束,可以为0个或多个观测值,使此方法应用的场景更为广泛。     

离散事件系统基于模式的安全故障诊断

基于模式的故障诊断方法能将触发系统故障的事件串诊断出来,但在诊断期间系统仍然可能执行被禁止的不安全操作.为此,提出了一种离散事件系统基于S型和T型模式的安全诊断方法.先对离散事件系统基于模式的安全可诊断性进行形式化,再通过构造非法语言识别器和安全诊断器对系统发生的故障模式实施安全诊断,最后分别得到了一个关于S型和T型模式的系统安全可诊断性的充分必要条件,实现了离散事件系统基于模式的安全故障诊断.     

具有多项式时间复杂性的离散事件系统安全诊断

离散事件系统的故障诊断能将已发生的不可观故障事件及时诊断出来,但往往容易忽略故障诊断期间系统的安全性.为解决这一问题,提出了一种具有多项式时间复杂性的安全故障诊断方法.先对离散事件系统的安全可诊断性进行了形式化,再通过构造一个非法语言识别器对系统被禁止操作序列进行识别,并在此基础上构建了一个对系统实施安全诊断的安全验证器,得到了一个关于离散事件系统安全可诊断性的充分必要条件,实现了对系统的安全故障诊断.同时,通过对安全验证器的构建与安全可诊断性的判定的复杂性分析,得到了该安全故障诊断方法可在多项式时间内实现等结论.     

离散事件系统基于模型诊断的研究进展

近年来,针对离散事件系统的基于模型诊断方法在大型通讯网络、电网故障诊断等领域获得了成功应用,成为人工智能与控制工程领域的热门研究课题。介绍了针对离散事件系统的基于模型诊断的基本思想与建模方法,从不同的角度对使用自动机建模的各种主要诊断方法进行了评析与比较;讨论了系统可诊断性判定方法的研究进展。从系统建模、分布式在线诊断、不完备模型下的诊断以及系统实现等方面,展望了针对离散事件系统的基于模型诊断领域中有待解决的问题。     

离散事件系统间歇性故障的安全诊断

离散事件系统的间歇性故障诊断能够将系统中发生的间歇性故障及时诊断出来,但在诊断期间的系统可能会执行不安全操作.针对间歇性故障在诊断期间的安全性问题,提出一种基于事件的安全诊断方法.首先对发生间歇性故障的离散事件系统进行建模,并给出系统间歇性故障的安全可诊断性的形式化定义.然后通过构造非法语言识别器对系统的非法操作进行识别,并在此基础上构建一个安全验证器,由此得到一个关于系统间歇性故障安全可诊断性的充分必要条件,实现离散事件系统对间歇性故障的安全诊断.这种安全诊断既保证了间歇性故障一旦发生即能被及时诊断出来,又确保了在故障诊断期间系统不会执行任何不安全操作.     

不确定观测下离散事件系统的可诊断性

从系统诊断的角度来看,可诊断性是离散事件系统的一个重要性质.其要求系统发生故障后经过有限步的观测可以检测并隔离故障.为简单起见,对离散事件系统可诊断性的研究大都假定观测是确定的,即观测到的事件序列与系统实际发生的可观测事件序列一致.而在实际应用中,由于感知器的精度、信息传输通道的噪声等原因,获取的观测往往是不确定的.本文重点研究观测不确定条件下离散事件系统的可诊断性问题.首先,扩展了传统可诊断性的定义,定义了观测不确定条件下的可诊断性.接着,分别给出各类观测不确定条件下的可诊断性判定方法.而在更一般的情况下,各类观测不确定可能共同存在.因此,最后给出一般情况下的可诊断性判定方法.     

Discerning controllers for switching linear systems: Existence and genericity

This paper presents recent developments in the study of non-autonomous switching linear systems. For such systems, we address the issue of how to systematically design linear controllers allowing the active process mode to be observable from closed-loop data. The results are stated formally by introducing the notion of discerning controllers. Both existence and genericity problems are discussed. It is finally shown how a given family of discerning controllers can be implemented as a single hybrid system which preserves the discerning capability of the original controllers. Examples are discussed to substantiate the analysis.     

一类非线性系统故障诊断观测器设计

大多故障诊断算法集中在线性系统方面, 在非线性方面只考虑故障对状态起线性影响的那些系统. 本文根据系统的非线性本质特性, 提出了基于模型的一类非线性系统故障诊断观测器设计方法. 应用系统的(B;K; á)实现精确分解后的系统模型, 对它们的状态故障起非线性的影响. 采用干扰解耦技术,获得的残差对未知扰动有很好的鲁棒性. 在Lyapunov意义下, 验证了算法的稳定性. 仿真验证表明, 所提算法具有快速收敛性, 对一类非线性系统诊断效果较好.