论文简介：
硕士论文-基于观测器的故障诊断与最优容错控制方法研究，共107页，57058字
摘 要
随着科学技术的迅速发展，控制系统的规模和复杂性日益增加，因此切实保障现代
复杂系统的可靠性和安全性变得越来越重要。故障诊断与容错控制技术的出现，为提高
复杂系统的可靠性和安全性开辟了一条新的途径。
针对实际中常见的类型已知的故障，即一类动态特性已知、初始条件未知的故障，
本文利用基于观测器的方法，对线性及线性时滞系统的故障诊断和容错控制问题进行了
研究，主要研究内容如下：
（1）研究了线性系统基于降维状态观测器的故障诊断方法。首先针对该类已知动
态特性但未知初始条件的连续变化的故障，给出并证明了线性系统发生此类故障时故障
可诊断性的充分条件。然后通过最优控制理论和对偶原理，提出了一种新的基于降维状
态观测器的最优故障诊断器的设计方法，从而在实现在线故障诊断的同时使所设计的故
障诊断器实现最优。
（2）研究了线性系统发生非完全失效故障情况下的容错控制问题。提出了两种动
态容错控制方法。首先提出了一种基于状态反馈的动态最优容错控制方法，且考虑并解
决了最优容错控制的物理不可实现问题。该容错控制方法在实现动态容错控制的同时使
系统满足二次型最优性能指标。然后提出了一种基于内模原理的变结构最优容错控制方
法，该方法利用内模原理结合故障诊断的结果设计了故障补偿器以补偿故障对系统输出
的影响，并给出了根据系统有无故障发生的情况进行变结构最优容错控制的设计步骤。
仿真结果验证了两种容错控制方法的有效性。
（3）研究了含有控制时滞的线性系统的故障诊断和容错控制问题。推广了线性系
统的故障诊断和容错控制方法的思路，从而针对控制时滞系统提出了其故障诊断方法和
两种动态容错控制方法。首先通过对控制时滞的无时滞变换，提出了线性时滞系统的基
于降维状态观测器的故障诊断器的设计方法，该故障诊断方法在实时在线诊断出具体故
障的同时观测出了系统的状态。然后提出了时滞系统的动态最优容错控制律的设计方
法，并考虑了最优容错控制的物理不可实现问题。最后提出了时滞系统基于内模原理的
变结构最优容错控制方法。仿真结果验证了所提出的故障诊断和两种容错控制方法的有
效性。
（4）针对一类同时具有状态时滞和控制时滞的线性时滞系统，研究了此类时滞系
统的故障诊断与最优容错控制问题。首先基于时滞系统的线性变换，提出了故障系统的
最优容错控制律的设计方法，并证明了最优容错控制律的存在唯一性。然后设计了时滞
系统的故障诊断器，在诊断出系统故障的同时也观测出了系统的状态，解决了最优容错
控制的物理不可实现问题。
关键词：故障诊断；容错控制；降维状态观测器；最优控制；对偶原理；内模原理
目 录
摘 要..... 1
英文摘要............. 3
1绪 论............. 1
1.1 研究的目的和意义 .. 1
1.2 故障诊断技术概述 .. 2
1.2.1 故障诊断技术的研究现状 . 2
1.2.2 故障诊断的主要方法 ......... 3
1.2.3 故障诊断存在的问题及发展趋势 ... 5
1.3 容错控制概述 .......... 6
1.3.1 容错控制理论的研究现状 . 6
1.3.2 容错控制的主要方法 ......... 7
1.3.3 容错控制研究的热点、难点及发展趋势 ... 11
1.4 时滞系统故障诊断与容错控制研究 12
1.4.1 时滞系统的故障诊断 ....... 13
1.4.2 时滞系统的容错控制 ....... 13
1.5 本文的主要研究内容 .......... 14
2线性系统基于对偶原理的最优故障诊断器的设计 ....... 16
2.1 引言.......... 16
2.2 故障模型描述 ........ 16
2.3 基于对偶原理的最优故障诊断器的设计 ...... 18
2.3.1 问题描述 ............. 18
2.3.2 降维状态观测器的设计 ... 18
2.3.3 最优故障诊断器的设计 ... 22
2.3.4 仿真研究 ............. 25
2.4 本章小结.. 29
3线性系统的最优容错控制律的设计和物理实现 ........... 30
3.1 引言.......... 30
3.2 线性系统的最优容错控制律的设计 30
3.2.1 问题描述 ............. 30
3.2.2 最优容错控制律的设计 ... 31
3.2.3 动态最优容错控制的物理实现问题的解决 ............. 33
3.2.4 仿真研究 ............. 36
3.3 基于内模原理的变结构最优容错控制 .......... 39
3.3.1 含有补偿器的动态最优容错控制律的设计与实现 . 40
3.3.2 变结构最优容错控制系统的设计步骤 ....... 44
3.3.3 仿真研究 ............. 45
3.4 本章小结.. 50
4具有控制时滞线性系统的故障诊断和容错控制 ........... 51
4.1 引言.......... 51
4.2 系统描述和无时滞转换 ...... 51
4.3 系统的故障诊断 .... 52
4.4 系统的最优容错控制 .......... 54
4.4.1 性能指标的选取 . 54
4.4.2 最优容错控制律的设计与实现 ..... 55
4.4.3 仿真研究 ............. 58
4.5 系统基于内模原理的变结构最优容错控制 .. 61
4.5.1 故障补偿器的设计 ........... 61
4.5.2 含有补偿器的动态最优容错控制律的设计与物理实现 ....... 63
4.5.3 变结构最优容错控制系统的设计步骤 ....... 64
4.5.4 仿真研究 ............. 64
4.6 本章小结.. 67
5具有状态和控制时滞线性系统的故障诊断和容错控制 ............. 68
5.1 引言.......... 68
5.2 系统描述和无时滞转换 ...... 68
5.3 最优容错控制律的设计 ...... 69
5.4 故障诊断和物理不可实现问题的解决方法 .. 71
5.5 仿真研究.. 73
5.6 本章小结.. 80
6结论与展望. 81
参考文献........... 83
致 谢... 89
攻读学位期间发表的学术论文... 90

论文文件预览：
共1文件夹，1个文件，文件总大小：2.65MB，压缩后大小：1.23MB

• 硕士论文-基于观测器的故障诊断与最优容错控制方法研究
• 硕士论文-基于观测器的故障诊断与最优容错控制方法研究.doc  [2.65MB]