基于解析模型的非线性系统故障诊断方法研究
发布时间：2021-12-19 05:01
随着工业系统复杂度和现代生产规模不断增加,如何能够提高控制系统可靠性及其安全性这个问题越来越受到学者们的关注。而故障诊断为解决这个问题呈现了一种新的有效方法。其中基于解析模型的方法是应用最多的,且诊断效果良好,目前这种方法主要是针对线性系统,而对于非线性系统尚未形成统一有效的理论。由于实际系统都存在非线性,因此,基于解析模型的故障诊断方法在非线性系统上的应用研究成为了当前研究的难点和热点。本文按照发生位置的不同对故障进行划分,将其分为过程动态故障、执行器故障和传感器故障,这三大类故障几乎涵盖了系统中可能发生的所有故障。本文主要围绕非线性系统的这三大类故障进行基于解析模型的故障诊断方法研究,同时提出了非线性系统执行器和传感器的复合故障诊断策略。为提高诊断系统的可靠性,对所提出的故障诊断方法进行了简要的鲁棒性分析,并对这些方法应用于航天器控制系统进行了初步探索。对于非线性系统过程动态故障,提出了基于扩展状态观测器的故障诊断方法。首先将非线性系统通过坐标变换转换为三角形式的系统,设计扩展状态观测器估计变换后系统的状态,以及非线性项和不确定因素两者的总和。然后根据系统状态的估计值和系统结构,选...
【文章来源】： 厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：110 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 故障诊断的基本问题
1.2.1 故障诊断的概念
1.2.2 故障诊断的任务
1.2.3 故障的分类
1.3 故障诊断技术发展现状
1.4 非线性系统的故障诊断方法分类
1.4.1 定量分析的方法
1.4.2 定性分析的方法
1.5 本文结构及创新点
第二章 基于扩展状态观测器的非线性系统过程动态故障诊断
2.1 引言
2.2 问题描述
2.2.1 系统变量估计
2.2.2 动态补偿线性化
2.3 过程动态故障诊断
2.4 阈值分析
2.5 仿真算例
2.6 本章小结
第三章 基于自适应观测器的非线性系统执行器故障诊断
3.1 引言
3.2 问题描述
3.2.1 坐标变换
3.2.2 诊断目标
3.3 执行器故障诊断
3.3.1 自适应观测器的设计
3.3.2 自适应观测器的收敛性证明
3.4 仿真算例
3.5 本章小结
第四章 基于自适应观测器的非线性系统传感器故障诊断
4.1 引言
4.2 问题描述
4.2.1 坐标变换
4.2.2 诊断目标
4.3 传感器故障诊断
4.3.1 自适应观测器的设计
4.3.2 自适应观测器的收敛性证明
4.4 仿真算例
4.5 本章小结
第五章 基于自适应观测器的非线性系统复合故障诊断
5.1 引言
5.2 问题描述
5.2.1 坐标变换
5.2.2 设计目标
5.3 执行器和传感器的复合故障诊断
5.3.1 自适应观测器的设计
5.3.2 自适应观测器的收敛性证明
5.4 仿真算例
5.5 本章小结
第六章 鲁棒性分析及应用实例
6.1 引言
6.2 鲁棒性分析
6.3 应用实例
6.3.1 航天器控制系统数学描述
6.3.2 航天器控制系统执行器故障诊断分析
6.3.3 航天器控制系统传感器故障诊断分析
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 论文总结
7.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波变换与等价空间的无人机作动器故障检测 [J]. 薛婷,钟麦英,李钢. 控制理论与应用. 2016(09)
[2]基于自适应未知输入观测器的非线性动态系统故障诊断 [J]. 胡正高,赵国荣,李飞,周大旺. 控制与决策. 2016(05)
[3]复合故障诊断技术综述 [J]. 张可,周东华,柴毅. 控制理论与应用. 2015(09)
[4]基于MMST分组的一类MIMO非线性系统执行器故障自适应补偿控制 [J]. 张绍杰,邱相玮,刘春生,胡寿松. 自动化学报. 2014(11)
[5]变流器故障诊断技术综述 [J]. 王智弘,李东辉. 大功率变流技术. 2014(05)
[6]基于高增益滑模观测器的非线性系统执行器鲁棒故障检测 [J]. 刘聪,李颖晖. 系统工程与电子技术. 2014(08)
[7]基于参数估计的一类非线性系统故障诊断算法 [J]. 孙蓉,刘胜,张玉芳. 控制与决策. 2014(03)
[8]一类非线性系统故障诊断观测器设计 [J]. 孙蓉,刘胜,张玉芳. 控制理论与应用. 2013(11)
[9]一种基于最优未知输入观测器的故障诊断方法 [J]. 胡志坤,孙岩,姜斌,何静,张昌凡. 自动化学报. 2013(08)
[10]基于案例推理和等价空间的定性/定量混合故障诊断方法 [J]. 任章,李清东,董磊,潘宇雄,孙艳兵. 南京航空航天大学学报. 2011(S1)
本文编号：3543811
【文章来源】： 厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：110 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 故障诊断的基本问题
1.2.1 故障诊断的概念
1.2.2 故障诊断的任务
1.2.3 故障的分类
1.3 故障诊断技术发展现状
1.4 非线性系统的故障诊断方法分类
1.4.1 定量分析的方法
1.4.2 定性分析的方法
1.5 本文结构及创新点
第二章 基于扩展状态观测器的非线性系统过程动态故障诊断
2.1 引言
2.2 问题描述
2.2.1 系统变量估计
2.2.2 动态补偿线性化
2.3 过程动态故障诊断
2.4 阈值分析
2.5 仿真算例
2.6 本章小结
第三章 基于自适应观测器的非线性系统执行器故障诊断
3.1 引言
3.2 问题描述
3.2.1 坐标变换
3.2.2 诊断目标
3.3 执行器故障诊断
3.3.1 自适应观测器的设计
3.3.2 自适应观测器的收敛性证明
3.4 仿真算例
3.5 本章小结
第四章 基于自适应观测器的非线性系统传感器故障诊断
4.1 引言
4.2 问题描述
4.2.1 坐标变换
4.2.2 诊断目标
4.3 传感器故障诊断
4.3.1 自适应观测器的设计
4.3.2 自适应观测器的收敛性证明
4.4 仿真算例
4.5 本章小结
第五章 基于自适应观测器的非线性系统复合故障诊断
5.1 引言
5.2 问题描述
5.2.1 坐标变换
5.2.2 设计目标
5.3 执行器和传感器的复合故障诊断
5.3.1 自适应观测器的设计
5.3.2 自适应观测器的收敛性证明
5.4 仿真算例
5.5 本章小结
第六章 鲁棒性分析及应用实例
6.1 引言
6.2 鲁棒性分析
6.3 应用实例
6.3.1 航天器控制系统数学描述
6.3.2 航天器控制系统执行器故障诊断分析
6.3.3 航天器控制系统传感器故障诊断分析
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 论文总结
7.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波变换与等价空间的无人机作动器故障检测 [J]. 薛婷,钟麦英,李钢. 控制理论与应用. 2016(09)
[2]基于自适应未知输入观测器的非线性动态系统故障诊断 [J]. 胡正高,赵国荣,李飞,周大旺. 控制与决策. 2016(05)
[3]复合故障诊断技术综述 [J]. 张可,周东华,柴毅. 控制理论与应用. 2015(09)
[4]基于MMST分组的一类MIMO非线性系统执行器故障自适应补偿控制 [J]. 张绍杰,邱相玮,刘春生,胡寿松. 自动化学报. 2014(11)
[5]变流器故障诊断技术综述 [J]. 王智弘,李东辉. 大功率变流技术. 2014(05)
[6]基于高增益滑模观测器的非线性系统执行器鲁棒故障检测 [J]. 刘聪,李颖晖. 系统工程与电子技术. 2014(08)
[7]基于参数估计的一类非线性系统故障诊断算法 [J]. 孙蓉,刘胜,张玉芳. 控制与决策. 2014(03)
[8]一类非线性系统故障诊断观测器设计 [J]. 孙蓉,刘胜,张玉芳. 控制理论与应用. 2013(11)
[9]一种基于最优未知输入观测器的故障诊断方法 [J]. 胡志坤,孙岩,姜斌,何静,张昌凡. 自动化学报. 2013(08)
[10]基于案例推理和等价空间的定性/定量混合故障诊断方法 [J]. 任章,李清东,董磊,潘宇雄,孙艳兵. 南京航空航天大学学报. 2011(S1)
本文编号：3543811
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