基于混合逻辑动态模型的故障诊断与控制器重构

发布时间：2021-05-09 07:47

　　混杂系统是指连续变量系统（CVS）和离散事件系统（DES）相互作用从而形成的统一的动态系统。现代工业技术的迅速发展使生产效率大大提高的同时，各种故障发生的可能性也跟着提高了。系统一旦发生故障，就有可能导致人员和财产的重大损失。在流程工业中，混杂系统特性是广泛存在的。因此，利用混杂系统理论进行故障诊断和容错控制的研究具有重要的意义。本文基于混合逻辑模型研究了混杂系统的预测控制问题、故障诊断问题以及控制器重构问题及算法，并以三容水箱为例进行了仿真研究，仿真结果表明了论文算法的有效性。本文的主要研究内容和取得的成果体现在以下几个方面：首先，基于混合逻辑动态模型研究混杂系统的控制问题。在建立混合逻辑动态模型的基础上，基于混合逻辑动态模型研究了优化控制，预测跟踪控制和混杂预测控制。这些控制优化问题最终都可以转化成一个标准的混合整数二次规划问题进行求解。通过对三容水箱的混杂预测控制的仿真研究，证明了混杂预测控制能够处理带大量约束的混杂系统的优化问题。其次，针对混杂系统的故障诊断问题进行了研究，在讨论建立混合逻辑动态故障模型的方法基础上，利用滚动时域估计来检测系统所处的状态，并将滚动时域估计问题转化... 

【文章来源】：中国石油大学(华东)山东省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及研究意义
    1.2 课题的国内外研究现状
        1.2.1 混杂系统的建模
        1.2.2 混杂系统的优化控制
        1.2.3 混杂系统故障诊断
        1.2.4 混杂系统的容错控制
    1.3 论文的主要内容及结构安排
第2章 混杂系统混合逻辑动态建模
    2.1 混合逻辑动态模型的建模方法
    2.2 逻辑命题转换知识
    2.3 混杂 MLD 系统中的逻辑命题与混合整数线性不等式
    2.4 混杂系统中的连续函数与线性不等式
    2.5 三容水箱的 MLD 建模
    2.6 小结
第3章 基于 MLD 模型的预测控制研究
    3.1 混杂 MLD 系统的优化控制
        3.1.1 性能指标的化简
        3.1.2 基于 MLD 的二阶系统最优控制
    3.2 MLD 系统的稳态值求解及仿真
    3.3 混杂 MLD 系统的预测控制
        3.3.1 预测控制基本原理
        3.3.2 混合逻辑动态系统的预测控制仿真
    3.4 本章小结
第4章 基于 MLD的混杂系统的故障检测
    4.1 混杂系统故障检测原理
    4.2 混合逻辑动态故障模型的建立
    4.3 滚动时域估计的原理
    4.4 三容水箱故障诊断仿真研究
        4.4.1 三容水箱系统 MLDF 模型的建立
        4.4.2 执行器常关故障检测
        4.4.3 执行器常开故障检测
        4.4.4 传感器的快速漂移故障检测
        4.4.5 传感器的缓慢漂移故障检测
    4.5 小结
第5章 混杂系统的容错控制
    5.1 混杂系统容错控制的基本原理
    5.2 基于二范数的混杂系统容错控制
    5.3 基于无穷范数的混杂系统的容错控制
    5.4 容错控制在二容水箱系统中的应用
        5.4.1 二容水箱 MLD 模型的建立
        5.4.2 基于二次规划的二容水箱的 MLD 模型的容错控制仿真
        5.4.3 基于线性规划的二容水箱 MLD 模型的容错控制
    5.5 小结
总结与展望
参考文献
致谢



本文编号：3176927