基于特征结构配置的火炮伺服控制系统鲁棒故障检测

摘要

在实际控制系统中,系统的数学模型不可避免地存在着建模误差,在受到干扰或者系统参数变化时其检测残差会增大,如果阈值选取不当,则会产生虚警,因此提高故障观测器的鲁棒性是十分必要的;基于特征结构配置的鲁棒故障检测方法,其基本思路是把控制系统状态空间模型转化为可观测标准型,把系统参数在允许范围内的变化值和随机干扰归一为干扰矩阵;为了消除输出残差中干扰矩阵的影响,则引入输出残差加权矩阵,通过矩阵奇异值分解,选取干扰矩阵对应的左特征向量并合理配置故障观测器的特征值,实现干扰矩阵在输出残差的解耦;文中求取了一典型火炮伺服控制系统其在常态和临界稳定状态下的可观测状态空间模型,并由此获得系统的干扰矩阵E;通过干扰矩阵E奇异值分解,求取了该系统的鲁棒故障观测加权矩阵H和鲁棒观测器L;仿真验证表明鲁棒观测器检测故障具有很高的灵敏度,不容易收到系统参数变化、建模误差、随机干扰的影响.