广义不确定系统鲁棒故障检测方法研究及在轧制力控制系统中的应用

发布时间：2020-05-09 17:42

【摘要】：随着控制系统在自动化领域中应用的逐步加深,系统的复杂程度日益提高,控制器件的故障发生率也不断增加,任何故障都可能影响系统的正常运行,甚至导致系统瘫痪,造成企业的经济损失。故障检测与诊断技术是一种可提高系统的可靠性和安全性的有效途径,现如今已成为自动化控制领域的一个重要分支。其中基于模型的故障检测方法是一种最为常用并且有效的方法,然而,由于系统结构的不确定性以及外界的干扰信号等因素的存在,可能对故障检测系统造成很大的影响,导致系统无法准确的预报故障。因此,所设计的故障诊断系统的主要任务在于能够有效地降低系统的不确定性和外界干扰信号对故障检测结果的影响,同时保证故障诊断系统的有效性。本文以H_-/H_∞为性能指标,研究了广义不确定系统在有限频域的故障检测问题,并把研究成果应用到了轧制力控制系统中。论文的主要研究内容如下:研究了广义不确定系统在有限频域的故障检测观测器设计问题,通过广义Kalman-Yakubovich-Popov(GKYP)引理和投影引理,给出了有限频域内新的鲁棒性条件,针对敏感性和鲁棒性条件中的非线性部分,采用新的线性化方法处理,将两个条件转化成线性矩阵不等式。同样,可通过投影引理得到故障检测观测器的稳定性条件。考虑以上三个条件时,故障检测观测器设计问题就成为了一个多目标凸优化问题,采用变量矩阵扩维的方法,将敏感性条件和鲁棒性条件中的非凸问题转化成矩阵不等式组约束条件下的优化问题,在此基础上,给出了一个迭代线性矩阵不等式算法求出优化解。两个仿真算例验证了该方法的有效性。最后将文中所提出的方法应用到轧制力控制系统的传感器故障检测,在仿真中可看到,本文的方法可以有效的检测出传感器发生的故障。
【图文】：

残差,算法,文献,阈值

图 3.1 d (t ) 0和 d (t ) 0的残差 r (t )输出本章提出的算法与文献[61]的算法，根据（3-50）（3-51）选的阈值，我们得到残差估计值输出（实线）和阈值（虚线统故障 f (t ) 0.6发生在 t 8s，系统输入 u (t )为一个单位输入

残差图,残差

根据（3-50）（3-51）选择残差估计函数和合适的阈值，我们得到残差估计值输出（实线）和阈值（虚线），见图3.2，其中系统故障 f (t ) 0.6发生在 t 8s，系统输入 u (t )为一个单位输入信号。第一个曲线图是根据L所得到的残差估计，，第二个个曲线图是由文献[61]中WangL 对应的残差估计。从中，我们不难看出，与文献[62]相比，本章算法得到的系数矩阵L获得的残差估计值对故障有更好的灵敏性，能够在较短的时间内（故障发生后的t 1.07s）检测出故障的发生，并且做出相应的反应。图 3.2 残差估计 ( )rJ t (实线)和阈
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG334.9;TP273

【参考文献】