基于卡尔曼滤波器组的航空发动机传感器故障诊断

在发动机线性模型基础上,结合卡尔曼滤波理论,设计了基于一组卡尔曼滤波器的发动机传感器故障诊断系统,实现了在发动机稳态或动态情况下,对单一或多重传感器突变及漂移故障的检测,并应用故障诊断方法进行仿真试验.仿真结果表明,应用基于卡尔曼滤波器组的故障诊断方法可以及时、准确地对传感器软硬故障进行检测及诊断,验证了所设计的容错效果.     

基于降维观测器的系统最优容错控制

针对含有传感器故障的线性连续系统,利用Riccati矩阵方程设计了故障情况下的动态最优容错控制律,并设计了能同时检测出系统状态和故障状态的增广的降维故障检测器,从而实现了系统的故障检测和容错控制并能满足二次型性能指标.仿真实例验证了这种方法简单有效.     

四轮独立驱动EV侧向稳定性H∞鲁棒容错控制

为解决参数不确定性四轮独立驱动电动汽车发生执行器及传感器故障时车辆侧向稳定性控制问题,提出一种H_∞鲁棒容错控制方法。运用故障矩阵函数引入车辆连续性故障,建立了考虑执行器及传感器故障的二自由度车辆参数不确定性动力学模型。运用线性矩阵不等式求解方法设计车辆侧向稳定性H_∞鲁棒容错控制器,保证车辆动力学系统渐近稳定性及抗干扰能力,实现控制系统H_∞鲁棒性能满足给定的干扰衰减指标。搭建CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真实验平台,验证控制器的有效性。仿真实验表明,所设计H_∞鲁棒容错控制器能有效提升了车辆的侧向稳定性及安全性,对车辆故障具有良好的容错控制能力。     

考虑传感器与执行器故障的EPS主动容错控制

针对传感器及执行器故障对EPS助力性能的影响,提出一种EPS主动容错控制方法。建立含参数不确定性、传感器与执行器故障的EPS系统模型,将系统不确定性转化为故障估计误差系统的扰动,基于未知输入观测器及线性矩阵不等式推导故障估计误差系统稳定并对扰动具有鲁棒性的充分条件,采用LMI区域极点配置法提升故障估计性能;在此基础上,针对执行器故障设计控制律补偿容错控制算法,针对传感器故障设计信号重构容错控制算法。Matlab/Simulink环境下的仿真结果表明,当传感器与执行器单独或同时发生故障时,设计的故障估计算法均可较为准确地估计故障幅值,故障估计的误差较小;针对不同故障对助力性能的影响,提出的容错控制方法均可使故障EPS系统的助力性能有所恢复。基于LabVIEW PXI的硬件在环试验进一步验证容错控制应用于EPS系统的有效性,提升汽车转向行驶的安全性及可靠性。     

无人机飞行控制系统软件故障注入方法研究

本文介绍了应用软件故障注入技术实现无人机飞行控制系统可靠性的评测方法。通过在无人机飞行控制计算机的外部数据总线上截获飞行参数,模拟无人机系统的硬件故障,构建故障模型并实现故障注入过程。实际应用表明该系统可以有效评估无人机飞行控制系统的故障检测、系统可靠性和容错能力。     

非抢占式实时容错调度

面向嵌入式实时系统中,任务非抢占式实时容错调度问题,得出了任务能够容忍一次故障的条件,以及能够容忍的故障间隔条件;其次,为了减少任务的等待时间,分别在EDF、RM算法中增加了任务可重复次数的判断条件,在相同等待时间或最终期限下,可重复次数少的任务具有较高的优先级.仿真结果显示,基于RM改进的容错算法NP-PBOR-FT性能较好,平均任务失效率比NP-EDF-FT算法降低了44.19％,比NP-RM-FT算法降低了45.87％,比NP-DBOR-FT算法降低了4.43％,任务等待时间比NP-EDF-FT算法降低了60.54％,比NP-RM-FT算法降低了48.09％,比NP-DBOR-FT算法降低了4.09％;最后,利用设计的NP-PBOR-FT算法,完成实际系统中非抢占式任务的容错调度,采用故障注入的方法,对系统进行了验证,结果表明系统满足实时性以及容错要求.     

无轴承异步电机传感器故障容错控制

为了避免转速和电流传感器故障对无轴承异步电机(BAM)矢量控制系统中转速环、电流环以及悬浮控制的影响,提出了一种无轴承异步电机传感器故障容错控制策略.首先,设计扩张观测器实现对无轴承异步电机转速及误差的观测,利用数据融合策略来实现故障时转速的平滑切换,再根据转速观测误差设计合理阈值实现速度传感器的故障诊断及容错.其次,...     

新能源汽车速度传感器故障的检测与控制技术研究

速度传感器是新能源汽车电机驱动系统中的重要组件,其工作状态直接影响着汽车的性能和安全性。本文针对速度传感器的常见故障类型,提出了一种基于模糊逻辑和神经网络的故障检测与诊断方法,以及一种基于滑模变结构控制的故障容错控制方法。通过仿真和实验验证了所提方法的有效性和优越性,为新能源汽车电机驱动系统的故障检测与容错控制提供了一种新的思路和技术手段。     

基于优化自适应阈值的非线性机电系统传感器 故障检测和主动容错控制

针对具有参数不确定性和传感器故障的非线性机电系统,提出一种基于优化自适应阈值和故障重构策略的主动容错控制方法。首先,利用线性分式变换理论对存在参数不确定性的非线性机电系统进行建模,并提出基于粒子群优化算法的优化自适应阈值以提高参数不确定条件下的故障检测性能。其次,通过解析冗余关系推导出系统的动力学方程,并提出一种基于递归终端滑模的跟踪控制策略,以实现系统健康状态下的负载位置跟踪。当系统发生故障时,构建自适应滑模观测器进行传感器故障重构,根据重构结果设计自适应主动容错控制律,并利用故障检测结果进行控制律的实时切换。实验结果表明,所提出的故障检测和主动容错控制方法能在0.06 s内准确的实现传感器故障检测和容错控制,验证了该方法的可行性。     

五相永磁同步电机一相断路容错策略推导及仿真验证

针对多相电机的开路故障时的容错运行控制策略及其验证问题,对五相永磁电机一相定子绕组开路的容错策略、五相电机Matlab仿真建模及容错策略的仿真验证进行了研究。根据定子绕组磁动势不变的原则,利用基本的三角函数变换,详细推导了五相永磁电机一相开路时的电流容错策略,利用旋转坐标系下的五相永磁电机数学模型,在Matlab中建立了电流源激励的五相永磁电机模型,对一相开路时的电流容错策略进行了仿真验证。研究结果表明,五相永磁电机开路故障时电流容错控制策略的推导方法和结论正确,在Matlab中建立电流源激励的五相永磁电机模型,是验证五相电机电流容错策略的简单、有效的方法。     

微型无人直升机三轴飞行仿真转台

为了配合微型无人直升机飞行控制系统和惯性导航系统的研究,设计了一种基于MR-J2S交流伺服系统的新型三轴飞行仿真转台。该转台采用卧式布局,电机驱动的方式,使用光电编码器作为反馈元件,系统构成上、下位机两级控制结构,具有较高的测量精度、结构简单、造价低廉等特点。试验结果表明,能够满足微型无人直升机半实物仿真的要求。     

Deep Learning Based Data Fusion for Sensor Fault Diagnosis and Tolerance in Autonomous Vehicles

Environmental perception is one of the key technologies to realize autonomous vehicles.Autonomous vehicles are often equipped with multiple sensors to form a multi-source environmental perception system.Those sensors are very sensitive to light or background conditions,which will introduce a variety of global and local fault signals that bring great safety risks to autonomous driving system during long-term running.In this paper,a real-time data fusion network with fault diagnosis and fault tolerance mechanism is designed.By introducing prior features to realize the lightweight network,the features of the input data can be extracted in real time.A new sensor reliability evaluation method is proposed by calculating the global and local confidence of sensors.Through the temporal and spatial correlation between sensor data,the sensor redundancy is utilized to diagnose the local and global confidence level of sensor data in real time,eliminate the fault data,and ensure the accuracy and reliability of data fusion.Experiments show that the network achieves state-of-the-art results in speed and accuracy,and can accurately detect the loca-tion of the target when some sensors are out of focus or out of order.The fusion framework proposed in this paper is proved to be effective for intelligent vehicles in terms of real-time performance and reliability.     

电动助力转向传感器故障研究

对目前电动助力转向系统主流传感器的故障模式进行分析,并运用故障树法对各个故障进行归类,为后续传感器故障诊断工作提供事实基础。文中提出切实可行的容错工作原理,使得EPS系统更加可靠、安全。     

基于神经网络的电动舵回路容错控制方法研究

为了克服电动舵回路故障和非线性因素的影响,提出一种基于神经网络误差反馈学习的电动舵机容错控制器设计方法,根据电动舵机系统动力学特征建立系统非线性数学模型,采用反馈误差学习控制律进行神经网络容错控制,由参考信号和实际输出信号对比产生的误差信号驱动神经网络学习从而产生控制信号,以达到实现容错重构控制的目的,仿真结果表明,神经容错网络控制器能够达到满意的控制效果。     

采用过约束冗余驱动提高球面并联机构精度容错能力的研究

将误差源对球面并联机构运动精度的不利影响看作一种机械系统故障,提出了球面并联机构精度容错的概念和基本思想,定义了描述球面并联机构精度容错能力的指标———精度容错度。基于螺旋理论,利用球面3-RRR并联机构的过约束性设计了具有冗余驱动的球面m-RRR(m≥4)型改进机构。通过求解原机构和改进机构的精度容错度,比较了它们的精度容错能力,并结合实例进行了仿真研究,结果表明所提出的以精度容错度为依据的精度容错策略能有效提高球面并联机构的精度,克服误差源的不良影响。     

基于残差信息的汽车液压主动悬架故障诊断与隔离研究

为提高汽车液压主动悬架控制性能,提出一种针对液压作动器、车身垂向加速度传感器的故障诊断与隔离方法。建立四自由度汽车液压主动悬架动力学模型,并考虑液压作动器和传感器常见故障,建立悬架故障模型。采用极点配置方法设计故障检测滤波器,利用输出残差信息对作动器卡死和增益故障、传感器增益故障进行诊断。在此基础上,为准确诊断故障发生部位,利用相关系数和故障向量径长值对故障进行隔离。在MATLAB/Simulink环境下对故障悬架进行大量仿真计算,结果表明:残差波动超过一定阈值时可敏感地诊断出作动器或传感器故障;汽车液压主动悬架作动器故障采用最大相关系数准确隔离,车身垂向加速度传感器故障采用最大相关系数和最小故障向量径长值准确隔离。     

基于SVM的传感器故障诊断和信号恢复技术

根据对相关联传感器之间正确的输出数据,利用网格参数寻优法建立SVM预测模型,对传感器进行故障诊断和短时间的信号恢复。阐述了具体的实现方法和步骤,并通过对获得的真实数据进行仿真来对该方法的有效性进行验证。     

基于单电流检测的电动变桨系统容错控制

针对电动变桨系统中常见的电流传感器故障,提出一种基于单电流检测的电动变桨系统变论域模糊容错控制方法。当变桨系统发生单个或两个电流传感器故障时,该方法利用直流母线电流传感器对所缺失的电流信息进行重构,保证三相电流能在任意两个相邻采样周期内得到及时更新,确保闭环系统稳定,并通过自适应阈值故障判断法完成故障相电流传感器的切换及容错。针对调制法引起的重构信号误差及电动变桨系统的主要控制目标,将变论域模糊控制方法应用于速度环,以改善系统抗负载扰动能力,提高容错系统鲁棒性。结果表明,该容错控制方法使得变桨系统在传感器故障情况下,牺牲部分系统性能后依然具有较理想的控制特性,并且该方法的正确性也得到了验证。     

基于多敏感器卫星姿态确定系统故障检测方法研究

针对无陀螺配置情况下由星敏感器、数字式太阳敏感器和数字式地球敏感器构成的卫星姿态确定系统,采用分散化滤波器进行信息融合,得到星体角速度的估计值.在此基础上,设计基于残差加权平方和的故障检测方法,并与常用的状态卡方检测法进行仿真比较.仿真结果表明, 残差加权平方和检测法能更有效地对卫星定姿所用的多传感器发生的突变和缓变故障进行检测与隔离.