故障估计

摘要： 提出一种基于事件触发的线性离散系统间歇传感器故障估计和主动容错控制方法。首先,利用一种新的表达方式来描述不同模态下的间歇传感器故障,并针对该故障在传感器输出端引入事件触发机制,通过获取的非均匀采样信息设计故障观测器,实现系统状态和传感器间歇故障的联合估计。然后,根据观测器的估计信息设计容错控制器,通过求解不同故障模态下误差增广系统的线性矩阵不等式,获得满足所有增广系统稳定性要求的公共解。本研究提出的含有事件触发的容错控制方法,可以通过触发机制在间歇故障频繁发生和消失的时段改变控制率调整的频率,减少控制率反复重构的次数并降低系统性能损耗的速度,有效改善控制效果,维护系统性能,减轻系统通讯压力。最后,在无人艇线性模型上进行仿真测试,验证本方法的有效性和优越性。

摘要： 研究未知执行器偏移和部分失效故障的随机多智能体系统的容错控制方法。首先,在有向拓扑结构下,针对具有多重故障的随机多智能体系统,设计了一种满足混合无源/H_(∞)性能指标的故障估计器;然后,充分考虑控制系统和估计系统之间的耦合关系及相互影响,运用Lyapunov函数、线性矩阵不等式、舒尔补引理等方法,提出一种故障下的容错控制器设计方法,实现了随机多智能体系统的混合无源/H_(∞)容错一致性;最后,通过数值仿真验证了故障估计与容错控制方法的有效性。

摘要： 针对一类具有一般不确定转移概率的T-S模糊半马尔可夫跳变系统(S-MJS)设计了一个降维观测器,它可以同时估计系统状态、执行器故障及传感器故障,并且能够完全解耦外部干扰。利用线性矩阵不等式的形式,给出了观测器存在的充分条件,并证明误差系统可在有限时间内稳定。最后通过数值仿真验证了所提方法的有效性。

摘要： 针对三自由度直升机系统,研究了基于自适应观测器的故障估计问题。首先,建立了三自由度直升机的非线性模型,研究了基于比例型自适应观测器的故障估计方法;进一步,为了提高三自由度直升机系统故障估计的动态性能,构造了比例-微分型自适应观测器;通过引入H∞性能保证了所提出的故障估计方法的鲁棒性,并且利用线性矩阵不等式计算观测器增益;最后,通过三自由度直升机仿真系统对所设计的故障观测器进行仿真验证。结果表明,与比例型自适应观测器相比,比例-微分型自适应观测器具有更好的故障估计精度和速度。

摘要： 本文研究了具有测量输出量化的大规模系统的故障估计问题,其中子估计器之间的通信拓扑与子系统的物理耦合结构相同。针对信道带宽有限的问题,提出了一种新的自适应事件触发方案来控制子估计器之间的数据传输。利用李雅普诺夫分析方法,得到了保证估计误差的动力学在均方意义下指数最终有界的充分条件。利用矩阵不等式技术,得到了期望滤波器增益的解析表达式和滤波误差的最终界。最后,通过一个数值例子验证了该设计方法的有效性。

摘要： 为确保智能汽车在出现转向系统故障时仍能准确跟踪期望路径,本研究提出了一种路径跟踪容错控制策略。在车辆路径跟踪模型的预测控制系统中,建立基于二自由度车辆动力学模型的状态滑模观测器和故障估计器。利用估计执行器故障修正模型预测控制器计算出的车辆前轮转向角,以消除故障对车辆路径跟踪的影响。在换道工况下注入不同的故障类型,数值仿真结果表明,滑模观测器能准确地估计出执行器故障,容错控制策略保证了路径跟踪精度。

摘要： 考虑转向控制系统故障和未知干扰同时作用对无人车辆路径跟踪效果的影响,为提高无人车辆控制系统的可靠性,设计了一种无人车路径跟踪容错控制方法.对转向控制系统输入性故障进行分析,结合未知干扰情况定义了名义故障并建立相应的数学模型.利用高阶滑模观测器构造名义故障微分方程,并利用自适应容积卡尔曼滤波设计了车辆质心侧偏角和名义故障估计方法,从而为无人车容错控制提供可靠信息源.基于滑模控制理论设计了无人车路径跟踪容错控制器并证明了其收敛性.联合仿真和硬件在环试验结果表明,所提出的估计方法能够得到精确可靠的质心侧偏角和名义故障估计结果,且与无容错控制相比,所设计的路径跟踪容错控制器在面对故障和干扰时能够明显地提高车辆的控制性能,并同时保证车辆的路径跟踪能力及其自身的稳定性.

摘要： 针对机电伺服系统可能发生的故障,提出基于自适应神经网络滑模观测器的快速终端滑模容错控制策略.在自适应滑模观测器中引入神经网络估计故障,以提高故障发生时观测器的状态估计精度和故障检测准确性.利用观测器的状态估计值进行状态重构,结合参数自适应技术和快速终端滑模控制方法设计主动容错控制器.针对参数不确定性设计参数自适应率进行估计,并利用前馈补偿技术补偿故障和参数不确定性.针对未知上界的扰动设计具有自适应增益的鲁棒项.利用Lyapunov定理证明所提出的控制方法可以实现系统有界稳定,大量仿真和实验结果验证了控制器在系统发生故障时具有良好的容错能力、控制精度和响应速度.

摘要： 针对无人机群的无人机数量增多导致的故障发生可能性和故障诊断难度的增大,以无人机飞行控制系统执行器作为研究对象,考虑飞行过程的非线性性和外界干扰,提出了神经网络观测器的执行器故障诊断方法,其中神经网络的权值和中心值都可以在线更新,避免了参数选取的困难。采用长机-僚机的编队策略,在无人机编队中引入相对输出误差,通过无向拓扑结构图描述相对输出误差,使所设计的神经网络观测器能够反映无人机之间的通信连接关系。利用克罗内克积表示无人机编队系统的全局向量,通过李雅普诺夫稳定性理论从全局角度推导出了所设计神经网络观测器稳定性的条件。仿真结果表明所设计神经网络观测器能够诊断相同时间、不同时间、相同通道、不同通道发生的定值故障和时变故障。

摘要： 针对舵机系统的控制失效故障,设计了基于迭代学习观测器的故障诊断方法。采用比例微分迭代学习算法在精确估计故障值的同时又可以取得比单纯比例型迭代学习算法较快的收敛速度。基于线性矩阵不等式方法给出满足稳定性条件的迭代算法参数,并根据李雅普诺夫判据进行稳定性证明。该方法不仅可以有效地检测出系统控制失效故障类型,还可以精确估计出故障数值。最后仿真结果验证了该方法的有效性。

摘要： 基于闭环系统观测数据,直接设计估计故障和预测控制器.在施加故障的上下限约束条件下,采用快速梯度算法估计故障.在此基础上,采用子空间预测控制策略求解一个带有线性矩阵不等式约束的优化问题.对于故障估计下子空间预测控制的最优化问题,构造了一组估计序列,以采用快速梯度算法求解.直升机悬停状态仿真实例表明,本文方法是有效的.

摘要： 针对具有加性执行器或元部件故障的线性系统,在独立故障的个数大于独立测量个数的情况下,提出了一种基于鲁棒残差生成器的故障估计方法.该故障估计方法是基于鲁棒残差生成器实现的,不需要额外设计动态的故障估计器.故障估计的实现需要:设计编码集;基于编码集设计鲁棒残差生成器;利用编码集和鲁棒残差生成器的输出实现故障分离和故障的渐近估计.给出了本方法的适用的充分条件,并证明了故障估计误差的渐近收敛性.最后,针对具有加性执行器故障的线性系统,基于几何方法设计鲁棒残差生成器,并进行了故障检测、故障分离和故障估计的仿真.仿真结果验证了本故障估计方法的有效性.

摘要： 对一类具有仿射参数依赖关系的离散线性参数变化(LPV)系统的鲁棒故障估计问题进行研究.基于增益调度思想,提出一种鲁棒故障估计器的设计方法,所设计的故障估计器与对象具有相同的参数依赖性.首先以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出并证明故障估计器存在的充分必要条件,然后给出故障估计器的构造方法,最后通过一个数值例子展示设计过程.仿真结果表明,所设计的故障估计器可以快速、准确地重构系统中的故障信号.

摘要： 针对一类故障参数是线性可分的非线性系统，在参数故障情况下提出了一种基于Hopfield递归神经网络的故障估计方法．利用Hopfield递归神经网络的自学习能力各和稳定性理论，将故障参数的估计问题转化为Hopfield神经网络的稳定性问题，克服了现有数值方法存在量化误差和算法收敛性等同题。与自适应观测器和等价空间方法等相关故障参数估计方法相比，具有设计简单、易于实现争适用性宽等特点。仿真结果表明，对于常值故障和时变故障，诊断系统均具有较好的估计效果和动态性能。

摘要： 针对扩展卡尔曼滤波算法(Extended Kalnlan filter，EKF)计算复杂。粒子滤波算法动态跟踪能力差，单一无先导扩展卡尔曼滤波算法(Unscented Kalman filter，UKF)滤波精度低等缺陷，本文根捂极大后验原理(Maximum posterior principle，MPP)，针对一类非线性系统设计了一种改进型的无先导卡尔曼故障估计滤波器来估计被控系统所发生的加性传感嚣故障．首先根据极大后验估计原理，推导出一种最优常值故障估计器。在此基础之上，推导出次优的加性常值故障估计滤波器，并对故障估计滤波器进行了无偏性证明。最后，将得到的理论结果应用于非线性倒立摆系统，仿真验证了所提方法的有效性。

摘要： 基于自适应故障诊断观测器提出了一种新的自适应故障估计设计方法。针对于传统自适应故障估计设计方法难以满足故障估计性能的要求以及存在严格的等式约束增加了观测器设计的难度等问题，因此提出的新的自适应故障估计设计方法不仅能够显著地提升故障估的性能，而且通过运用不等式变化有效地避免了严格的等式约束，基于Lyapunov稳定性理论以矩阵不等式的形式给出了误差动态系统稳定的新的充分条件。最后，对某型飞控系统仿真实验验证了所提方法的有效性。

摘要： 研究了一类线性不确定系统的主动容错控制问题。采用广义内模结构的主动容错控制系统,针对可能发生的故障模式,建立了反映故障动态行为的参考模型.应用基于观测器的故障估计器在线估计故障,并将故障估计信息用于故障补偿,将主动容错控制归结为两目标H∞优化问题,推导并证明了问题可解的充分条件,得到了H∞控制器与故障估计器集成设计的迭代线性矩阵不等式方法.仿真算例验证了算法的有效性。

摘要： 本文利用比例积分观测器能够同时估计系统的状态和未知项的思想,可将系统中的故障看作是系统的未知输入项进行故障估计,从而得到故障随时间变化的估计结果.由于对未知故障的估计目前均采用积分的方法,本文提出对未知故障采用比例积分的估计方法.利用LMI技术得到实现未知故障的积分估计的比例积分观测器,并利用该观测器参数设计一种实现未知故障的比例积分估计的比例积分观测器,并通过仿真实例证明这种方法优于积分估计法.

摘要： 针对具有大传输时延的网络控制系统，提出了一种基于观测器的主动容错方法。利用多采样技术将随机时延网络控制系统建模成具有输入时滞的Markov跳跃系统。在该模型的基础上设计了基于观测器的故障诊断算法，提供系统状态量和发生故障后系统的故障信息。利用故障信息和具有时延的状态量构造主动容错控制器，恢复故障系统的性能。倒立摆仿真验证了所提理论方法的有效性。

摘要： 针对具有大传输时延的网络控制系统，提出了一种基于观测器的主动容错方法。利用多采样技术将随机时延网络控制系统建模成具有输入时滞的Markov跳跃系统。在该模型的基础上设计了基于观测器的故障诊断算法，提供系统状态量和发生故障后系统的故障信息。利用故障信息和具有时延的状态量构造主动容错控制器，恢复故障系统的性能。倒立摆仿真验证了所提理论方法的有效性。

摘要： 模型式构建部(4a)根据从FMEA结果数据库(2)读出的FMEA结果和统计评价用信息(A)，构建表示依照统计分布的故障风险指标的推移的模型式。参数估计部(4b)根据从FMEA结果数据库(2)和既定作业间隔数据库(3)读出的信息，以统计学的方式估计使得根据模型式计算出的维护作业间隔与既定的维护作业间隔的差分为最小的模型式的参数值。

摘要： 模型式构建部(4a)根据从FMEA结果数据库(2)读出的FMEA结果和统计评价用信息(A)，构建表示依照统计分布的故障风险指标的推移的模型式。参数估计部(4b)根据从FMEA结果数据库(2)和既定作业间隔数据库(3)读出的信息，以统计学的方式估计使得根据模型式计算出的维护作业间隔与既定的维护作业间隔的差分为最小的模型式的参数值。

摘要： 一种基于扩张故障检测观测器和集员估计的鲁棒故障检测方法，属于自动控制领域，为了解决航空发动机系统的故障检测生成残差鲁棒性低和阈值保守性大影响故障检测速度和准确度的问题，要点是根据离散的系统状态空间模型和扩张故障检测观测器获得动态误差系统，所述动态误差系统包括第一动态误差子系统和第二动态误差子系统，所述第一动态误差子系统使残差对扰动和噪声具有鲁棒性，所述第二动态误差子系统使残差对故障具有敏感性，所述残差包括输出观测误差，效果是分别使残差对扰动和噪声具有鲁棒性，使残差对故障具有敏感性，能够更准确输出鲁棒故障检测的残差信号，针对现有方法故障检测精度能够提高。

摘要： 自身位置估计模型学习装置(10)包括：取得部(30)，其按时间序列取得在动态环境中从自身位置估计对象的视点拍摄到的局部图像以及从俯瞰自身位置估计对象的位置拍摄到的与所述局部图像同步的俯瞰图像；以及学习部(32)，其对以按时间序列取得的局部图像以及俯瞰图像为输入而输出自身位置估计对象的位置的自身位置估计模型进行学习。

摘要： 本发明公开了一种基于事件触发机制的非线性水务系统故障量化估计方法。本发明步骤：步骤1、建立城市供水系统的状态空间模型；步骤2、建立城市供水系统的事件触发条件；步骤3、建立城市供水系统中基于事件触发策略的输出信号量化的模型；步骤4、建立具有输出量化的非线性异步滤波器模型；步骤5、建立异步切换滤波器的误差系统；步骤6、针对城市供水系统设计一种基于事件触发的非线性异步滤波器。本发明有助于制定更加科学的调度方案，从而有效缓解用水高峰期出现的供水不稳定以及断流等状况。本发明不仅可以避免对水流量进行周期采样所带来的系统资源浪费，而且可以降低设计成本。

摘要： 提供一种检测电机的转子条故障的方法，所述方法包括，在时段内从电机获取在线信号的集合，所述在线信号的集合包括至少一个振动信号和磁通量信号的加和信号，每个磁通量信号是从位于电机的外表面上的相应通量传感器获得的；从在线信号的集合提取在线异常指示符值；将在线异常指示符值与对应载荷状况的基线异常指示符值进行比较；以及当在线异常指示符值偏离基线异常指示符乘以阈值。

摘要： 本发明公开一种FDI攻击下网络化控制系统状态与故障的联合区间估计方法，考虑存在传感器故障和遭受未知但有界FDI攻击的网络化控制系统，首先建立相应的网络化控制系统模型，然后将传感器故障视为增广状态，从而得到与原系统等效的增广系统，基于所得到的增广系统，利用H∞理论设计鲁棒增广状态观测器，并得到其存在的充分性条件，进一步利用Matlab LMI工具箱求解优化问题，给出增广状态观测器参数为L＝P‑1Y，最后根据中心对称多胞体技术获取增广状态的区间上界和区间下界从而实现对系统状态和故障的区间估计。本发明适用于其他噪声和干扰未知但有界系统的状态与故障的区间估计。

摘要： 本发明公开了一种基于中间估计器网络控制系统的故障估计方法，属于故障诊断与容错控制领域。本发明解决了在故障及其导数范围未知的情况下，可以对带有信号衰落和时变时滞的网络控制系统进行故障估计。首先，引入一个中间变量并且构造出中间估计器来估计同时发生的状态和故障。然后，基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法求解滤波器增益并得到动态误差系统指数稳定的充分条件。并采用同余变换方法去除设计的约束条件来获得保守性更小的可行性结果。最后，仿真实验结果说明了所提出方法的有效性。所提方法可以准确地对故障进行跟踪估计却没有观测器匹配条件的约束，更加适用于实际网络控制系统。

摘要： 本发明公开了一种基于中间估计器网络控制系统的故障估计方法，属于故障诊断与容错控制领域。本发明解决了在故障及其导数范围未知的情况下，可以对带有信号衰落和时变时滞的网络控制系统进行故障估计。首先，引入一个中间变量并且构造出中间估计器来估计同时发生的状态和故障。然后，基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法求解滤波器增益并得到动态误差系统指数稳定的充分条件。并采用同余变换方法去除设计的约束条件来获得保守性更小的可行性结果。最后，仿真实验结果说明了所提出方法的有效性。所提方法可以准确地对故障进行跟踪估计却没有观测器匹配条件的约束，更加适用于实际网络控制系统。

摘要： 本发明提出一种异步电动机执行器故障的估计与补偿方法，包括如下步骤：基于线性磁路的假设搭建异步感应电机的五阶非线性数学模型，并根据异步电机切换特性对所建立的异步感应电机数学模型进行改进，得到改进后的异步感应电机的非线性数学模型，并对改进后的异步感应电机的非线性数学模型进行离散化；建立故障检测滤波器，通过故障检测滤波器产生残差信号，根据残差信号值的大小判断电动机是否存在执行器故障；设计故障估计器，对执行器的故障大小进行估计；通过故障重构对执行器故障进行补偿；本发明提供的异步电机执行器故障的估计与补偿方案在执行器故障发生时可以很好的对故障进行估计，并对故障所引起的负面效果进行抵消，实现对故障的补偿。