广义双线性系统的残差产生器设计

针对具有不可测外界干扰和有界控制输入的广义双线性系统,提出了一种用于故障检测的未知输入残差产生器的设计方法。首先,通过非奇异线性变换,将广义双线性系统分解成动态和静态两个子系统,设计了未知输入残差产生器,给出了未知输入残差产生器存在的充分必要条件,并基于Lyapunov稳定理论,分析了所设计的未知输入残差产生器的指数稳定性。然后,针对未知输入残差产生器中的待定参数,基于线性矩阵不等式技术和广义逆理论,给出了未知参数的求解过程,该求解方法不需要对待求参数进行参数化的过程,易于计算。     

非均匀采样数据系统的故障检测

针对目前涉及较少的非均匀采样数据系统故障检测研究,研究了一类基于观测器的故障检测滤波器设计问题;对于非均匀采样数据系统,首先利用提升技术推导出系统的提升状态空间模型,然后选用基于未知输入观测器的故障检测滤波器来作为残差产生器;同时给出一种故障检测滤波器设计的H_∞最优化设计方法,并给出其最优解及存在条件;最后通过一个示例进行验证,结果证明了该方法的有效性;该方法能够有效地实现对非均匀采样数据系统的故障的检测。     

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.     

基于观测器的多智能体系统一致性控制与故障检测

针对一类受到未知干扰的非线性多智能体系统,提出了一种鲁棒一致性控制与故障检测算法.首先,针对每个智能体系统设计了一个未知输入非线性观测器.然后,基于观测器的状态估计信息,设计了鲁棒一致性控制协议.控制协议保证了给定的干扰抑制性能指标.接着,考虑智能体出现故障的情形,采用自适应阈值法,提出了一种分布式故障检测算法.最后,以多个直流电机驱动的单摆系统为例进行了仿真实验,仿真结果表明了一致性控制与故障检测算法的有效性.     

基于降阶观测器的双线性系统H∞补偿器设计

讨论了多输入多输出双线性连续时间系统的基于降阶观测器的[H∞]补偿器设计问题。利用线性矩阵不等式和Lyapunov方程,得到了保证闭环系统全局渐近稳定且满足给定干扰抑制水平的bang-bang控制律的设计。仿真验证了所给理论结果的有效性。     

一类双线性系统状态观测器的设计

本文对S.hara所提出的双线性系统的状态观测器类型进一步进行研究。分析双线性系统的标准形式的状态观测器存在的充要定理的相容性问题，推导出一类双线性系统状态观测器存在的更加形式直观易于计算的充分条件，由此给出该类状态观测器具体设计方法，并对典型的系统输入进行仿真计算。     

基于未知输入观测器的非线性广义系统执行器故障检测和重构

针对一类含有未知扰动广义非线性系统的执行器故障,本文提出一种重构算法。首先设计未知输入观测器对干扰鲁棒,作为故障检测观测器。检测到发生故障后,通过提出含有误差比例项和积分项的故障估计算法,形成自适应观测器,实现准确快速地估计故障,同时估计状态变量。根据李雅普诺夫稳定理论给出估计误差一致最终有界的充分条件。最后仿真验证该类观测器和重构算法的有效性。     

基于广义未知输入观测器的鲁棒故障估计方法

当干扰存在时,有效地估计故障且放松故障的限制条件需要进一步的研究,为此针对含未知干扰的非线性连续系统的鲁棒故障估计问题提出一种广义未知输入观测器方法。首先,将执行器故障向量和传感器故障向量与原系统状态向量组成广义系统,放松对故障类型的限制,对此广义系统设计未知输入观测器解耦干扰,保证鲁棒性的同时估计出状态变量、执行器故障及其一阶微分和传感器故障。然后通过解线性矩阵不等式（LMI）给出估计误差渐近收敛的条件。最后,在MATLAB 的simulink平台上用三叶片水平轴风力模型仿真验证本文观测器的故障估计有效性鲁棒性。     

基于最优解耦的关联大系统的故障检测

对于关联大系统的故障检测,通常的做法是通过进行观测器的特征结构配置使残差信号与动态关联项完全解耦,这种方法具有很大的局限性.本文将对这一问题作进一步扩展,当系统模型不能满足残差与关联项解耦时,运用最优解耦理论,通过矩阵的奇异值分解实现最优解耦,从而保证故障的检测效果.     

带有不可测量扰动的广义双线性系统状态观测器设计及故障诊断

讨论了存在未知扰动情况下,广义双线性系统全阶状态观测器的存在条件及其设计方法。得到的观测器可直接用于解决广义双线性系统的故障诊断问题,最后的数值例子说明了设计步骤。仿真结果验证了设计的有效性。     

单区域负荷频率控制系统故障诊断研究

针对一类包含有干扰的负荷频率控制系统,提出一种利用未知输入观测器(UIO,unknown inputobserver)对单区域负荷频率控制系统执行机构进行故障诊断的方法.首先通过构建单区域负荷频率控制系统模型,给出系统的动态方程;其次,通过对系统中的加性未知干扰项进行解耦,构造一个使残差对未知输入具有鲁棒性,而对故障敏感的全阶未知输入观测器,以达到对执行器故障诊断的目的.最后通过Matlab仿真验证了所设计方法的正确性和可行性.     

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。     

含未知输入观测器的广义系统故障诊断

基于未知输入观测器设计和故障诊断的概念,讨论含未知输入的Lipschitz条件下非线性广义系统传感器故障诊断问题。在非线性广义系统中,通过引入传感器的故障信号,重新构造非线性广义系统,设计基于未知输入观测器,在满足Lipschitz条件下,实现了传感器故障的检测与分离。给出数值仿真算例验证该算法的有效性。     

Fault Detection for Nonlinear Systems with Unknown Input

This paper extends the problem of fault detection for linear discrete‐time systems with unknown input to the nonlinear system. A nonlinear recursive filter is developed where the estimation of the state and the input are interconnected. Unknown input which can be any type of signal was obtained by least‐squares unbiased estimation and the state estimation problem is transformed into a standard unscented Kalman filter (UKF) problem. By testing the mean of the innovation process, a real‐time fault detection approach is proposed. Simulations are provided to demonstrate the effectiveness of the theoretical results.