传感器故障检测、分离与恢复的神经网络方法

传感器是测控系统不可缺少的部件,传感器数据的高可靠性是系统正常工作的重要保证,本文基于递归神经网络具有优良的动态系统建模能力和时间数据序列预报区能力,融合时空信息,构造出具有传感器故障检测,分离和故障恢复能力的智能传感器系统,理论 仿真结果表明,所研究系统的优良性能。     

具有传输时延的网络控制系统故障估计与调节

In this paper,a method of fault estimation and fault tolerant control for networked control system (NCS) with transfer delay and process noise is presented.First,the networked control system is modeled as a multiple-input-multiple-output (MIMO) discrete-time system with transfer delays,process noise,and model uncertainties.Under this model and under some conditions, a fault estimation method is proposed to estimate the system faults.On the basis of the information on fault estimation and the sliding mode control theory,a fault tolerant controller is designed to recover the system performance. Finally, simulation results are used to verify the efficiency of the method.     

具有传输时延的网络控制系统故障估计与调节

In this paper, a method of fault estimation and fault tolerant control for networked control system (NCS) with transfer delay and process noise is presented. First, the networked control system is modeled as a multiple-input-multiple-output (MIMO) discrete-time system with transfer delays, process noise, and model uncertainties. Under this model and under some conditions, a fault estimation method is proposed to estimate the system faults. On the basis of the information on fault estimation and the sliding mode control theory, a fault tolerant controller is designed to recover the system performance. Finally, simulation results are used to verify the efficiency of the method.     

Fault Detection and Isolation of Distributed Time-Delay Systems

This paper investigates the development of fault detection and isolation (FDI) filters for distributed time-delay systems. The notion of a finite unobservability subspace is introduced for distributed time-delay systems and an algorithm for its construction is presented. A bank of residual generators is designed based on our developed geometric framework so that each residual is affected by one fault and is decoupled from the others while the $H_{infty} $ norm of the transfer function between the disturbance and the residual signals are kept at less than a prespecified value. Simulation results for a combustion system in a rocket motor chamber demonstrate the effectiveness and capabilities of our proposed FDI algorithm.      

一类非线性系统的故障诊断

讨论了一类非线性系统执行器故障的诊断问题.首先应用已有的状态和输出变换,将一类非线性系统转化为两个低维子系统,然后利用滑模观测器设计理论和等价控制的概念重构执行器故障.     

控制系统执行机构故障的检测与诊断

评述了近年来执行机构故障检测与诊断的主要研究成果和发展现状,并给出了各种诊断方法的典型应用,对各种诊断方法的优缺点进行了比较,最后指出了该领域有待进一步研究的若干问题和发展趋势.     

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.     

二维FM系统的同时故障检测与控制

本文研究二维Fornasini-Marchesini (FM)系统的同时故障检测与控制问题.针对故障和干扰的有限频特性, 设计满足有限频性能指标的故障检测滤波器/控制器, 在实现故障检测目标的同时兼顾控制性能.借助于二维广义KYP引理, 将有限频性能指标转化为矩阵不等式条件.在此基础上, 采用构造切平面的方法以及两步算法解决设计过程中出现的非凸问题.最后, 将所提出的方法应用于带钢轧制过程以验证其有效性.     

网络控制系统故障诊断滤波器

针对一类具有不确定网络诱导时延和范数有界未知输入影响的网络控制系统(Networked Control Systems,简称NCS),研究了故障诊断滤波器的设计问题.通过构造基于观测器的滤波残差系统,将故障诊断滤波器的设计问题归结为H∞滤波问题.通过引入2个附加的松弛矩阵使Lyapunov矩阵和系统矩阵分离,得到了一个新的鲁棒H∞性能判据,并基于该判据设计了系统的鲁棒H∞滤波器.设计的滤波器不但保证闭环系统的二次稳定性,同时使残差系统的H∞范数小于一个给定的衰减水平γ,并且设计了一个迭代算法来得到问题的优化解.最后通过一个仿真算例验证了所提出算法的可行性和有效性.     

Unknown Input Fault Detection and Isolation Observer Design for Neutral Systems

This paper deals with actuator fault diagnosis of neutral delayed systems with multiple time delays using an unknown input observer. The main purpose is to design an observer that guarantees the asymptotic stability of the estimate error dynamics and the actuator fault detection. The existence conditions for such an observer are established. The main problem studied in this paper aims at designing observer‐based fault detection and isolation. The designed observer enhances the robust diagnosis performance, including rapidity and accuracy, and generates residuals that enjoy perfect decoupling properties among faults. Based on Lyapunov stability theory, the design of the observer is formulated in terms of linear matrix inequalities, and the diagnosis scheme is based on a bank of unknown input observers for residual generation that guarantees fault detection and isolation in the presence of external disturbances. A numerical example is presented to illustrate the efficiency of the proposed approach.     

基于渐近调节的容错控制

针对线性动态故障系统,提出了一种基于线性二次型问题的容错控制方法,该方法可以通过牛顿一拉普森迭代算法来渐近调节状态反馈控制律,以降低故障系统由于故障诊断和系统重构的延时所产生的运行风险,从而提高系统性能。给出了适用该方法的充分条件,并进一步讨论了该方法在系统能耗方面的优越性,对一个具体航空系统进行了仿真,结果证实了该渐近方法的有效性。     

具有输出时延的网络控制系统故障检测

考虑一类具有长时延的网络控制系统,假定其传感器到控制器之间存在输出时延,对其进行故障检测研究.建立具有时延补偿功能的故障观测器,得到状态估计误差方程.基于离散切换系统理论,将观测器系统的稳定条件归结为一个线性矩阵不等式.当系统正常时,只要给定的矩阵不等式条件成立,该观测器系统就是渐近稳定的.当系统发生故障时,观测器残差能够迅速发生跳变,从而检测出故障的发生.仿真示例验证了方法的有效性.     

基于Round-Robin协议网络化系统的故障检测

针对基于Round-Robin通信协议网络化控制系统的鲁棒故障检测问题，考虑传感器饱和以及外部干扰，提出了一种通信协议约束下故障检测滤波器的设计方法.利用李亚谱诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式技术得到故障检测滤波器存在的充分条件，通过求解具有凸约束的优化问题得到最优滤波器参数.所设计的故障检测滤波器不仅能够确保滤波误差系统均方渐进稳定且有较强的扰动抑制能力.通过数值仿真和DTS200三容水箱液体渗漏检测实验验证了该方法的有效性.     

存在通讯限制的网络控制系统鲁棒故障检测

对一类具有随机丢包和通讯限制的网络控制系统的鲁棒故障检测问题进行研究;考虑控制器到执行器间存在通讯限制以及传感器到控制器间存在数据丢包,并将丢包用Bernoulli随机二进制分布进行描述;在此基础上建立带有故障的离散时间模型,基于所建立的模型设计故障检测滤波器,使得残差系统随机稳定,同时滤波误差系统的H∞范数满足给定的衰减水平;所设计的故障检测滤波器不但保证了残差系统对故障的灵敏,同时对系统的外部扰动输入具有鲁棒性;数值算例验证了文章所提方法是可行的.     

一类非线性网络控制系统的故障检测

针对远程被控对象为非线性模型,且具有输出诱导时延的一类网络控制系统（NCS）,假设可能发生执行器故障,对系统进行故障检测：利用T—S模糊模型将对象线性化,建立了模糊观测器,并给出了观测器系统渐近稳定的条件。进一步地,又考虑到满足该观测器稳定条件的矩阵难以寻找到,因此利用模糊模型中的主导子系统思想,重新设计了观测器,并基于Lyapunov稳定性定理,推导出了整个观测器系统全局渐近稳定的充分条件。最后,通过一个仿真例子验证了方法的有效性。     

不确定短时延网络控制系统的故障检测

针对远程被控对象为线性模型,且网络诱导时延小于一个采样周期的一类网络控制系统(NCS),假设可能发生执行器故障,对系统进行故障检测。将随机时延对系统的影响转化为未知有界条件下的不确定项,建立了系统的离散数学模型。按照时延补偿策略设计了系统的故障观测器,并基于Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式理论,推导出了整个观测器系统全局渐近稳定的充分条件。仿真例子验证了方法的有效性。     

考虑输出量化的控制系统传感器故障检测

针对一类考虑输出均匀量化的控制系统,研究了传感器故障下的故障检测问题。首先,从优化的角度出发,考虑残差对未知干扰的鲁棒性和对传感器故障灵敏性之间的折中问题,给出了H∞/H∞性能指标,并通过求解代数黎卡提方程得出最优残差生成器的增益矩阵;然后,利用量化误差的随机过程特性,设计了残差评价器,同时给出了所设计阈值误报率的上确界;最后,数值仿真结果显示,系统能够快速准确地检测出传感器故障,验证了所提方法的有效性。     

机器人控制系统运动学方程

运动学方程可以将起重机的笛卡尔坐标系统转换成球坐标系统。这些等式也可以用于现代运动控制器中。完成计算,实现机器人平滑控制。     

具有长时延和丢包的网络控制系统的故障检测

研究了具有长时延和数据包丢失的网络控制系统,针对网络控制系统故障检测问题,假设数据包丢失率一定时,根据执行器接收数据包的情况,设计了系统的故障观测器,用建模为异步动态系统进行了稳定性分析,当条件满足时,整个系统是指数稳定的.通过建立的检测模型,研究了系统的故障检测,并进行仿真.当系统发生故障时,观测器残差能够迅速发生跳...