基于模型的控制系统故障诊断与容错控制方法研究

发布时间：2024-02-22 05:22

　　随着科学技术的快速发展,现代工业设备朝着大规模、智能化、集成化、复杂化和自动化等方面发展,因而对设备的安全运行和稳定运行提出了更高的要求。若系统中某个部分发生故障,将会导致整个系统运行出错、甚至崩溃,从而造成严重的经济损失或重大的人员伤亡。因此及时有效的检测与隔离这些故障,是防止其扩散和扩大、确保系统安全可靠运行的前提。本文从能量流动的角度出发,以键合图理论为基础,探讨基于模型的故障检测、定位和容错控制方法。首先,阐述了基于键合图理论的能控性和能观性分析法。该方法是利用键合图理论的基本原理,对系统结构的能控性和能观性展开分析,并采用大量实例验证了该方法的有效性和可行性。其次,考虑到随着控制系统复杂性的增加,提出利用键合图中各键合图元间的因果关系得到系统的符号有向图模型,再根据模型变量间的定性状态生成定性冗余关系,进而提取系统的定性故障特征,通过分析相关元件的状态与观测到的异常行为定位故障源。与基于键合图的解析冗余关系故障诊断算法相比,该方法降低了模型的复杂性、减少了冗余关系数和计算量。最后,为提高控制系统的鲁棒性,设计了系统鲁棒诊断观测器,将线性分式变化的键合图和比例积分观测器结合实现...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 课题的研究现状
        1.2.1 故障诊断方法的研究现状
        1.2.2 容错控制方法的研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第二章 系统的能控性与能观性分析的键合图法
    2.1 键合图模型中因果关系标注及设置
    2.2 列写系统状态方程的键合图方法
    2.3 能控性分析
    2.4 能观性分析
    2.5 能控性及能观性举例分析
    2.6 本章小结
第三章 基于符号有向图的传感器故障诊断
    3.1 符号有向图
    3.2 解析冗余关系及其故障特征矩阵
    3.3 定性冗余关系及其故障特征矩阵
        3.3.1 建立SDG模型
        3.3.2 生成定性冗余关系
        3.3.3 定性故障特征矩阵
    3.4 传感器故障诊断实例仿真
        3.4.1 解析冗余关系及其故障特征矩阵
        3.4.2 定性冗余关系及其故障特征矩阵
        3.4.3 仿真验证
    3.5 本章小结
第四章 基于键合图的鲁棒故障诊断及容错控制
    4.1 基于键合图的鲁棒诊断观测器
        4.1.1 参数不确定性的键合图建模
        4.1.2 比例积分观测器键合图模型
        4.1.3 双容水箱的鲁棒诊断观测器
    4.2 基于键合图的主动容错控制
    4.3 仿真验证
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士期间主要的研究成果
致谢



本文编号：3906458