一種載體俯仰通道控制系統(tǒng)魯棒故障診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種載體俯仰通道控制系統(tǒng)魯棒故障診斷方法。包括以下幾個步驟：建立俯仰通道控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述，得到俯仰通道控制系統(tǒng)的未知輸入擾動；確定滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的未知輸入擾動約束條件；確定故障診斷觀測器魯棒度性能指標(biāo)；對帶有未知輸入擾動和故障的俯仰通道控制系統(tǒng)構(gòu)造魯棒故障診斷觀測器；通過比較魯棒故障診斷觀測器輸出的殘差與門限閾值的關(guān)系進(jìn)行故障決策。本發(fā)明利用魯棒技術(shù)構(gòu)造了故障診斷觀測器，提高了故障診斷方法的魯棒性。
【專利說明】一種載體俯仰通道控制系統(tǒng)魯棒故障診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種故障診斷方法，特別是具有魯棒性的一種載體俯仰通道控制系統(tǒng)魯棒故障診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]系統(tǒng)故障診斷方法廣義上分為兩大類:基于知識和基于系統(tǒng)模型的方法?；谥R的故障診斷方法優(yōu)點是，不借助系統(tǒng)解析模型但需要大量系統(tǒng)工況信息進(jìn)行故障推理及判斷。但其缺點是故障的分離和估計比較困難，尤其不便于故障的在線診斷，對小故障判斷失效。隨著系統(tǒng)強(qiáng)耦合性及對其可靠性要求的提高，基于知識的故障診斷方法不能滿足高性能指標(biāo)要求。建模理論及控制理論的完善推動了基于系統(tǒng)模型故障診斷方法的發(fā)展，基于模型的故障診斷方法充分利用了深層次的系統(tǒng)信息，系統(tǒng)對內(nèi)存要求較低，通過構(gòu)造相應(yīng)的故障診斷觀測器，可估計出系統(tǒng)故障幅值、故障發(fā)生時刻，進(jìn)行故障診斷。進(jìn)一步可利用估計的故障信息構(gòu)造容錯控制器，保證系統(tǒng)在故障模式下可平穩(wěn)運(yùn)行。對小故障的早期診斷及提高系統(tǒng)可靠性相比基于知識的方法有很大優(yōu)勢。
[0003]故障診斷是保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的核心關(guān)鍵技術(shù)，綜述近年來國內(nèi)外控制系統(tǒng)故障診斷研究現(xiàn)狀，目前控制系統(tǒng)故障診斷主要采用基于模型的確定線性系統(tǒng)、系統(tǒng)模型精確和隨機(jī)干擾信號統(tǒng)計特性已知基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)故障診斷方法。而在實際應(yīng)用中由于控制系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境非常復(fù)雜，不可避免的存在許多不確定性因素，使模型存在著不確定性或干擾信號統(tǒng)計特性不完全已知，這些不確定因素使得傳統(tǒng)的基于線性系統(tǒng)模型的控制系統(tǒng)故障診斷準(zhǔn)確率大大降低，嚴(yán)重時會引起系統(tǒng)誤操作而產(chǎn)生嚴(yán)重后果。近年來隨著泛函分析與算子理論的日益完善，魯棒控制得到了廣泛應(yīng)用。人們將魯棒控制的思想引入到故障診斷中來，形成了魯棒故障診斷理論。
[0004]目前針對不確定性非線性系統(tǒng)的故障診斷研究集中在滑模變結(jié)構(gòu)等值原理、干擾解耦原理以及構(gòu)造相應(yīng)故障診斷觀測器進(jìn)行故障決策。但方法大都存在算法魯棒性差、診斷誤報率大、收斂性差以及對擾動分析不足的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了提高載體俯仰通道控制系統(tǒng)可靠性，設(shè)計了一種載體俯仰通道控制系統(tǒng)魯棒故障診斷方法。
[0006]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]—種載體俯仰通道控制系統(tǒng)魯棒故障診斷方法，包括以下幾個步驟:
[0008]步驟一:建立俯仰通道控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述，得到俯仰通道控制系統(tǒng)的未知輸入擾動；
[0009]步驟二:確定滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的未知輸入擾動約束條件；
[0010]步驟三:確定魯棒故障診斷觀測器魯棒度性能指標(biāo)；
[0011]步驟四:對帶有未知輸入擾動和故障的俯仰通道控制系統(tǒng)構(gòu)造魯棒故障診斷觀測器；
[0012]步驟五:通過比較魯棒故障診斷觀測器輸出的殘差與門限閾值的關(guān)系進(jìn)行故障決策。
[0013]本發(fā)明一種載體俯仰通道控制系統(tǒng)魯棒故障診斷方法還可以包括:
[0014]1、載體俯仰通道控制系統(tǒng)的動力學(xué)方程為:
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種載體俯仰通道控制系統(tǒng)魯棒故障診斷方法，其特征在于，包括以下幾個步驟: 步驟一:建立俯仰通道控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述，得到俯仰通道控制系統(tǒng)的未知輸入擾動； 步驟二:確定滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的未知輸入擾動約束條件； 步驟三:確定魯棒故障診斷觀測器魯棒度性能指標(biāo)； 步驟四:對帶有未知輸入擾動和故障的俯仰通道控制系統(tǒng)構(gòu)造魯棒故障診斷觀測器； 步驟五:通過比較魯棒故障診斷觀測器輸出的殘差與門限閾值的關(guān)系進(jìn)行故障決策。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種載體俯仰通道控制系統(tǒng)魯棒故障診斷方法，其特征在于:所述的載體俯仰通道控制系統(tǒng)的動力學(xué)方程為:

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種載體俯仰通道控制系統(tǒng)魯棒故障診斷方法，其特征在于:所述的滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的未知輸入擾動約束條件為:
g(x(t),u(t), d(t), t) I I / I I X ( τ ) I 卜 β 3〈- ω /M 式中，記 (6(!(1:) = 11:811(1:)11,^(1:) = 1111(1(1:),11(1:))11,3:3 為滿足(?Μυ-?^α))≤β3| Ix(T) I I的正數(shù)，M≥I, ω〈0，τ≥0，得到未知輸入擾動的最大容許值I Igl匕χ。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種載體俯仰通道控制系統(tǒng)魯棒故障診斷方法，其特征在于:所述的魯棒故障診斷觀測器魯棒度性能指標(biāo)為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種載體俯仰通道控制系統(tǒng)魯棒故障診斷方法，其特征在于:所述的魯棒故障診斷觀測器為:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種載體俯仰通道控制系統(tǒng)魯棒故障診斷方法，其特征在于:所述的根據(jù)殘差與門限閾值的關(guān)系進(jìn)行故障決策為:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種載體俯仰通道控制系統(tǒng)魯棒故障診斷方法，其特征在于:所述的俯仰通道的故障范數(shù)的極大值
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種載體俯仰通道控制系統(tǒng)魯棒故障診斷方法，其特征在于:所述的最大容許狀態(tài)估計誤差emax= [40 0.01 2 20 20 0.02 0.02]，未知輸入擾動的最大容許值I |g| Lax=Q- 69507X 105，魯棒故障診斷觀測器的增益矩陣G為:
【文檔編號】G05B23/02GK103970127SQ201410216215
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】錢華明, 富振鐸, 錢林琛, 孫龍, 寧秀麗, 陳彥華, 黃蔚, 王大偉, 徐祥, 彭宇 申請人:哈爾濱工程大學(xué)