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《基于觀測(cè)器的魯棒故障診斷與容錯(cuò)控制技術(shù)研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號(hào):密級(jí):UDC:編號(hào):工學(xué)博士學(xué)位論文基于觀測(cè)器的魯棒故障診斷與容錯(cuò)控制技術(shù)研究博士研究生:彭宇指導(dǎo)教師:錢華明教授學(xué)科、專業(yè):導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制哈爾濱工程大學(xué)2016年3月萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)分類號(hào):密級(jí):UDC:編號(hào):工學(xué)博士學(xué)位論文基于觀測(cè)器的魯棒故障診斷與容錯(cuò)控制技術(shù)研究博士研究生:彭宇指導(dǎo)教師:錢華明教授學(xué)位級(jí)別:工學(xué)博士學(xué)科、專業(yè):導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制所在單位:自動(dòng)化學(xué)院論文提交日期:2016年1月論文答辯日期:2016年3月學(xué)位授予單位:哈爾濱工程大學(xué)萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)ClassifiedIndex:U.D.C:ADi
2、ssertationfortheDegreeofD.EngResearchofObserver-BasedRobustFaultDiagnosisandFaultTolerantControlTechnologyCandidate:PengYuSupervisor:Prof.QianHuamingAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpecialty:NavigationGuidanceandControlDateofSubmission:January,2016Dateof
3、OralExamination:March,2016University:HarbinEngineeringUniversity萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:本論文的所有工作,是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出,并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者(簽字):日期:年月日哈爾濱
4、工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定,即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文,可以公布論文的全部?jī)?nèi)容。同時(shí)本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文(□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個(gè)月后□解密后)由哈爾濱工程
5、大學(xué)送交有關(guān)部門進(jìn)行保存、匯編等。作者(簽字):導(dǎo)師(簽字):日期:年月日年月日萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)基于觀測(cè)器的魯棒故障診斷與容錯(cuò)控制技術(shù)研究摘要由于實(shí)際工業(yè)工程對(duì)系統(tǒng)安全性和可靠性的需求不斷增長(zhǎng),動(dòng)態(tài)系統(tǒng)故障診斷與容錯(cuò)控制技術(shù)的研究受到越來越廣泛的關(guān)注?;诮馕鋈哂嗟墓收显\斷與容錯(cuò)控制方法利用以軟件形式體現(xiàn)的進(jìn)程模型取代傳統(tǒng)硬件冗余,具有高效率,低成本的優(yōu)點(diǎn)。故障診斷分為故障檢測(cè)與隔離(FDI)和故障估計(jì)(FE)兩部分。前者是決定系統(tǒng)是否發(fā)生故障,并確定故障出現(xiàn)的時(shí)間和位置;后者則是在FDI的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步估計(jì)出故障的幅值。故障
6、估計(jì)是容錯(cuò)控制的重要組成部分,構(gòu)造附加控制律取決于故障估計(jì)提供的實(shí)時(shí)故障信息?,F(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)的復(fù)雜性和高集成性導(dǎo)致故障發(fā)生的概率不斷增加,輕則改變系統(tǒng)的正常行為,重則引發(fā)系統(tǒng)崩潰,造成人員傷亡。因此,控制系統(tǒng)故障診斷與容錯(cuò)控制的研究是富含重要意義和挑戰(zhàn)性的。本文針對(duì)現(xiàn)有常見方法中存在的難點(diǎn)與不足,研究了基于觀測(cè)器的魯棒故障診斷與容錯(cuò)控制的理論與算法。主要研究?jī)?nèi)容如下:針對(duì)一類線性時(shí)不變(LTI)系統(tǒng)建模同時(shí)包含未知輸入和模型不確定性,提出了一種魯棒故障檢測(cè)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)方法。在不考慮系統(tǒng)模型誤差的情況下,定義故障靈敏度和干擾魯棒性
7、指標(biāo),利用一種新的迭代線性矩陣不等式(LMI)算法解決參考?xì)埐钅P偷脑O(shè)計(jì)問題,保證了其干擾魯棒性與故障靈敏性的最優(yōu)平衡。結(jié)合參考?xì)埐钅P?,將觀測(cè)器設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為基于LMI的標(biāo)準(zhǔn)H?模型匹配問題。同時(shí),設(shè)計(jì)了自適應(yīng)門限作為故障決策單元,減小了故障檢測(cè)的誤報(bào)、漏報(bào)率。在上述模型不確定的LTI系統(tǒng)故障檢測(cè)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究了基于觀測(cè)器的故障估計(jì)問題。通過構(gòu)造增廣誤差系統(tǒng),不僅使傳統(tǒng)觀測(cè)器嚴(yán)格的存在條件得到了放松,而且有效分離出包括模型不確定性的干擾項(xiàng)。利用基于LMI的改進(jìn)有界實(shí)引理構(gòu)造了新型的增廣故障估計(jì)觀測(cè)器(AFEO)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)
8、和故障的同時(shí)估計(jì)。在故障診斷之后,將研究拓展至基于自適應(yīng)觀測(cè)器的故障估計(jì)與容錯(cuò)控制領(lǐng)域。為了提升傳統(tǒng)自適應(yīng)故障估計(jì)觀測(cè)器(CAFEO)的魯棒性和估計(jì)性能,通過定義一種新的故障估計(jì)模型,運(yùn)用魯棒H?理論和廣義逆矩陣?yán)碚撎岢隽烁倪M(jìn)自適應(yīng)故障估計(jì)觀測(cè)器(IAFEO)的設(shè)計(jì)方法,同時(shí)