一种含扰动非线性离散系统的故障观测器设计方法

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作者 孙延修 黎虹 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第10期91-95,105,共6页

针对一类含扰动、传感器故障和执行器故障的非线性离散系统,提出了一种新型的故障观测器设计方法,该方法既考虑到了故障的类型,又考虑到了故障估计误差的收敛速度,故障估计方法适用性更强。首先,构造出含系统状态和传感器故障的增广向量... 针对一类含扰动、传感器故障和执行器故障的非线性离散系统,提出了一种新型的故障观测器设计方法,该方法既考虑到了故障的类型,又考虑到了故障估计误差的收敛速度,故障估计方法适用性更强。首先,构造出含系统状态和传感器故障的增广向量,得到一个等价的广义系统;其次,考虑到系统中的执行器故障及故障估计的速度,构建同时含系统状态、执行器故障和传感器故障的故障观测器,并给出故障观测器存在的充分条件;最后,通过某飞机的纵向运动系统等非线性离散系统模型,对增广状态向量进行鲁棒估计,故障估计结果验证了该方法的优越性。 展开更多

关键词 非线性系统 离散系统 故障观测器 线性矩阵不等式 增益矩阵

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基于故障观测器的线控四轮转向汽车容错控制

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作者 王远 李涛 刘金华 《信息技术》 2024年第9期48-54,共7页

针对线控四轮转向汽车在转向时存在外部干扰和执行器故障问题,建立了包含执行器故障和干扰的线性二自由度车辆动力学模型,设计了一种改进的故障观测器,通过故障观测器来估计执行器故障,并给出了观测器的收敛性分析。为了保证汽车在发生... 针对线控四轮转向汽车在转向时存在外部干扰和执行器故障问题,建立了包含执行器故障和干扰的线性二自由度车辆动力学模型,设计了一种改进的故障观测器,通过故障观测器来估计执行器故障,并给出了观测器的收敛性分析。为了保证汽车在发生故障后仍能按照期望的轨迹运动,以跟踪参考模型为目标设计了容错控制器,使汽车在故障情况下跟踪参考质心侧偏角和横摆角速度。最后基于Matlab/Simulink进行仿真验证,结果表明该方法能够提升汽车执行器故障下的容错性能。 展开更多

关键词 四轮转向汽车 故障观测器 故障估计 容错控制

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用参数敏感法优化设计传感器的故障观测器

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作者 朱平 黄文虎 +1 位作者 姜兴渭 王日新 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期165-168,共4页

给出一种对ｎ阶系统的ｍ个传感器进行故障检测与分离的技术，其原理是用参数敏感法推导出线性系统故障观测器的状态方程与输出方程，在此基础上给出一种频域优化设计方法．

关键词 参数敏感法 传感器 故障检测 优化设计 故障观测器 卫星 姿态控制系统

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基于故障观测器的无人机直接自修复控制

4

作者 侯睿 《民用飞机设计与研究》 2013年第A02期44-46,67,共4页

提出一种基于故障观测器的无人机直接自修复控制。首先,根据系统本身存在的故障,设计了一个非线性故障观测器对其进行观测。其次,设计了一个快速终端滑模面和直接自修复控制器,将指数函数和符号函数引入到新型滑模面里。同时引入了自适... 提出一种基于故障观测器的无人机直接自修复控制。首先,根据系统本身存在的故障,设计了一个非线性故障观测器对其进行观测。其次,设计了一个快速终端滑模面和直接自修复控制器,将指数函数和符号函数引入到新型滑模面里。同时引入了自适应技术,对不确定的故障估计其上界。最后,通过对无人机进行了相应的仿真数值验证得出所提方法的有效性。 展开更多

关键词 无人机 直接自修复控制器 快速终端滑模 非线性故障观测器

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TS模型和H_∞观测器在卫星故障诊断中的应用 被引量：2

5

作者 王宇雷 李传江 马广富 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1345-1350,共6页

针对卫星姿态控制系统中的陀螺故障,分别在先验变量已知和未知两种情况下设计了基于TS模糊模型的H∞最优故障观测器,并证明了两种情况下H∞最优故障观测器的可行性.最后通过数学仿真验证所提出的故障诊断方法的有效性,并对两种H∞故障... 针对卫星姿态控制系统中的陀螺故障,分别在先验变量已知和未知两种情况下设计了基于TS模糊模型的H∞最优故障观测器,并证明了两种情况下H∞最优故障观测器的可行性.最后通过数学仿真验证所提出的故障诊断方法的有效性,并对两种H∞故障观测器的性能和实用性进行了综合比对. 展开更多

关键词 卫星姿态控制系统 故障诊断 TS模糊模型 H∞最优故障观测器

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故障系统状态观测器及其在一类非线性系统故障诊断中的应用

6

作者 陈玉东 施颂椒 翁正新 《应用科学学报》 CAS CSCD 2002年第2期153-159,共7页

首次提出了故障系统状态观测器 (FSSO)的概念 ,分析了 FSSO与传统观测器的区别 ,指出了 FSSO的两种可能的结构形式 ;针对一类满足 L ipschitz条件的非线性、有界不确定性系统 ,提出了一种基于 FSSO的新型鲁棒故障诊断方法 ,分析了诊断... 首次提出了故障系统状态观测器 (FSSO)的概念 ,分析了 FSSO与传统观测器的区别 ,指出了 FSSO的两种可能的结构形式 ;针对一类满足 L ipschitz条件的非线性、有界不确定性系统 ,提出了一种基于 FSSO的新型鲁棒故障诊断方法 ,分析了诊断方法的鲁棒性和灵敏度 .该方法不但能够检测、分离故障 ,而且能够给出故障信号随时间变化的特性估计 . 展开更多

关键词 故障系统状态观测器 非线性系统 不确定性 故障诊断 鲁棒性 灵敏度 LIPSCHITZ条件

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基于故障诊断观测器的非线性时滞时变奇异系统的容错控制

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作者 范乔乔 石学涛 苏连青 《河北科技大学学报》 CAS 2017年第4期367-374,共8页

为了解决控制理论中的系统安全性与可靠性问题,考虑到时滞时变普遍存在于此类系统中,沿着故障诊断和容错控制解决问题的思路,针对基于故障诊断观测器的非线性时滞时变奇异系统的容错控制问题进行研究,构造了一种新型的故障诊断观测器,结... 为了解决控制理论中的系统安全性与可靠性问题,考虑到时滞时变普遍存在于此类系统中,沿着故障诊断和容错控制解决问题的思路,针对基于故障诊断观测器的非线性时滞时变奇异系统的容错控制问题进行研究,构造了一种新型的故障诊断观测器,结合Lyapunov稳定性理论研究了故障诊断观测器的状态估计误差,构建了状态反馈的容错控制器,利用Schur补引理以及一些基本的控制理论得到了故障诊断观测器和容错控制器存在的线性矩阵不等式(LMI)的充分条件,确定了闭环系统的稳定并且符合所给定的性能指标。通过Matlab仿真实例验证了所提方法的简便性以及实用性。此方法很好地克服了系统中存在的非线性、扰动以及时滞时变问题。 展开更多

关键词 稳定性理论 故障诊断观测器 非线性 时滞时变 奇异系统 容错控制 线性矩阵不等式

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基于滑模观测器的无人推力矢量飞机反步容错控制 被引量：3

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作者 李炳乾 董文瀚 马小山 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期978-987,共10页

针对无人推力矢量飞机,设计了基于滑模观测器的反步容错控制。首先提出执行器故障模型,并将本体方程分为快、慢回路,建立包含不确定性、舵面故障和执行器故障的无人推力矢量飞机故障模型,然后设计包含高阶滑模观测器及不连续投影自适应... 针对无人推力矢量飞机,设计了基于滑模观测器的反步容错控制。首先提出执行器故障模型,并将本体方程分为快、慢回路,建立包含不确定性、舵面故障和执行器故障的无人推力矢量飞机故障模型,然后设计包含高阶滑模观测器及不连续投影自适应律的级联观测器实现补偿不确定性和舵面故障的状态估计,并通过滑模观测器实现故障辨识和故障参数估计,最后结合状态估计及故障参数实现包容不确定性,舵面故障和执行器故障的全局反步容错控制。大迎角机动仿真表明所提方法能够有效实现无人推力矢量飞机的全局容错控制。 展开更多

关键词 无人推力矢量飞机 执行器故障 舵面故障 级联观测器 滑模观测器 反步容错控制

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LMI方法的不确定离散时滞系统故障诊断 被引量：3

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作者 吕冬梅 于飞 +1 位作者 颜秉勇 刘喜梅 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期270-272,共3页

为了诊断出一类具有未知扰动和模型参数不确定的离散时滞系统中的故障,采用构建故障观测器的方法对系统的故障检测问题进行了研究.通过基于线性矩阵不等式(LMI)的方法,将故障诊断问题转化为系统鲁棒稳定性的分析问题,并给出了该问题的... 为了诊断出一类具有未知扰动和模型参数不确定的离散时滞系统中的故障,采用构建故障观测器的方法对系统的故障检测问题进行了研究.通过基于线性矩阵不等式(LMI)的方法,将故障诊断问题转化为系统鲁棒稳定性的分析问题,并给出了该问题的解的存在的LMI条件和求法.文中提出的方法既提高了故障对残差的敏感性,又有效的抑制了干扰,从而提高了故障检测的效果. 展开更多

关键词 不确定动态离散时滞系统 故障观测器 故障诊断 LMI

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非线性摄动时滞系统的H_∞/H_-鲁棒故障检测 被引量：2

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作者 颜秉勇 田作华 施颂椒 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期253-256,共4页

基于H∞/H-滤波器技术,探讨了一类具有非线性摄动的时滞系统的鲁棒故障检测问题.通过构建故障观测器,形成能反映系统故障的广义残差模型.基于线性矩阵不等式(LMI)的方法,将故障检测问题转化为系统鲁棒稳定性的分析问题.并给出了该问题... 基于H∞/H-滤波器技术,探讨了一类具有非线性摄动的时滞系统的鲁棒故障检测问题.通过构建故障观测器,形成能反映系统故障的广义残差模型.基于线性矩阵不等式(LMI)的方法,将故障检测问题转化为系统鲁棒稳定性的分析问题.并给出了该问题解的存在的LMI条件和求法.该方法既提高了故障观测器对残差的敏感性,又有效地抑制了干扰,从而提高了故障检测的效果.仿真结果表明,该方法是可行和有效的. 展开更多

关键词 故障检测 非线性摄动 时滞系统 故障观测器 线性矩阵不等式

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多包传输机制下航空发动机分布式控制系统故障检测 被引量：3

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作者 翟旭升 杨仕美 +2 位作者 彭靖波 王磊 孙银慧 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2018年第3期1-6,共6页

考虑航空发动机分布式控制系统中,传感器与控制器间采用多包传输机制,传感器节点将测量数据封装为多个数据包发送给控制器,在每一采样时刻,同时产生的多个数据包只有一个能够发送,不能发送的数据包则被数据总线丢弃,针对这种情况,设计... 考虑航空发动机分布式控制系统中,传感器与控制器间采用多包传输机制,传感器节点将测量数据封装为多个数据包发送给控制器,在每一采样时刻,同时产生的多个数据包只有一个能够发送,不能发送的数据包则被数据总线丢弃,针对这种情况,设计了神经网络预估器,用预估值来更新未被传输的数据包,使多包传输分布式控制系统"变为"单包传输分布式控制系统,建立了基于状态预估的多包传输分布式控制系统模型,构建了相应的故障观测器,将观测器误差系统看成一个离散周期系统,并应用周期系统稳定性理论推导了神经网络预估器和故障观测器能够稳定工作的条件。最后,给出了具体的故障检测步骤,仿真结果验证了所提出的故障检测算法的有效性。 展开更多

关键词 时延 故障观测器 多包传输 稳定性分析

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基于多故障分类的Hex-Rotor无人飞行器的执行单元故障检测与自重构 被引量：1

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作者 王日俊 赵常均 +3 位作者 白越 曾志强 杜文华 段能全 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1406-1414,共9页

为了实现对Hex-Rotor无人飞行器执行单元故障的快速准确检测,提高飞行器的安全性和可靠性,提出基于多故障分类的执行单元故障检测与自重构算法.在对执行单元故障进行分类的基础上,建立执行单元升力故障模型,构建基于扩展卡尔曼滤波算法... 为了实现对Hex-Rotor无人飞行器执行单元故障的快速准确检测,提高飞行器的安全性和可靠性,提出基于多故障分类的执行单元故障检测与自重构算法.在对执行单元故障进行分类的基础上,建立执行单元升力故障模型,构建基于扩展卡尔曼滤波算法的故障观测器组,实现故障的检测与隔离.利用故障观测器的输出信号,对不同故障进行相应的自重构,设计基于多故障分类的自重构控制算法.通过理论分析、数值仿真和实际飞行,验证了提出算法的有效性.结果表明,利用该算法能够快速、准确地完成故障检测与隔离,在故障条件下保证飞行器姿态控制的稳定性. 展开更多

关键词 故障分类 无人飞行器 故障观测器 扩展Kalman滤波 自重构控制器

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航空发动机非线性分布式控制系统故障检测 被引量：4

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作者 翟旭升 杨仕美 +2 位作者 段朋振 王磊 曹国梁 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2020年第7期106-110,共5页

针对航空发动机非线性分布式控制系统的故障检测问题,首先,通过辨识方法建立了具有多项式组合形式的航空发动机非线性模型,并考虑网络因素,建立了具有随机时延的航空发动机非线性分布式控制系统模型。然后,把非线性分布式控制系统看成... 针对航空发动机非线性分布式控制系统的故障检测问题,首先,通过辨识方法建立了具有多项式组合形式的航空发动机非线性模型,并考虑网络因素,建立了具有随机时延的航空发动机非线性分布式控制系统模型。然后,把非线性分布式控制系统看成是一种随机系统,为其设计了非线性的故障观测器,应用Lyapunov稳定性理论和随机系统均方渐近稳定理论推导了故障观测器误差系统均方渐近稳定的线性矩阵不等式条件,并求得了线性矩阵不等式的可行解。最后,给出了具体的故障检测步骤,并通过仿真计算验证了所提算法的有效性。 展开更多

关键词 航空发动机 故障检测 非线性系统 稳定性分析 故障观测器

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无人机分布式飞行控制计算机故障诊断研究 被引量：5

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作者 张榕 陈欣 《电光与控制》 北大核心 2018年第5期115-119,共5页

以分布式飞行控制计算机为对象,设计相应的故障诊断方法。提出了一种硬件余度和模型解析余度相结合的方法,对计算机外部传感器、外部执行机构以及计算机内部功能模块进行故障诊断。通过设计诊断体系结构,能够有效进行外部传感器、外部... 以分布式飞行控制计算机为对象,设计相应的故障诊断方法。提出了一种硬件余度和模型解析余度相结合的方法,对计算机外部传感器、外部执行机构以及计算机内部功能模块进行故障诊断。通过设计诊断体系结构,能够有效进行外部传感器、外部执行机构和飞行控制计算机内部数字控制器的故障检测和隔离,解决了传统单一故障观测器无法诊断计算机内部故障的不足,提高了飞行控制系统的故障诊断覆盖率和可靠性。 展开更多

关键词 无人机 飞行控制 分布式计算机 故障诊断 故障模型观测器

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考虑传感器故障的空间机械臂阻抗控制

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作者 何胤 王娜 《电子设计工程》 2025年第8期12-16,共5页

针对空间机械臂控制过程中由于力矩传感器故障引起的机械臂阻抗控制偏差,造成机械臂末端受损的问题,提出一种基于模糊控制与故障观测器的空间机械臂自适应阻抗控制方法。建立机械臂末端力矩传感器故障模型,针对故障模型中的故障因子,基... 针对空间机械臂控制过程中由于力矩传感器故障引起的机械臂阻抗控制偏差,造成机械臂末端受损的问题,提出一种基于模糊控制与故障观测器的空间机械臂自适应阻抗控制方法。建立机械臂末端力矩传感器故障模型,针对故障模型中的故障因子,基于自适应技术对其进行处理;针对机械臂模型中存在的偏置故障与未知干扰,定义一个复合干扰,采用故障观测器对其进行估计。基于Lyapunov稳定性定理,证明了闭环系统中所有状态量有界。通过仿真验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 空间机械臂 阻抗控制 故障观测器 模糊控制

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NCS的事件触发通讯机制与主被动混合鲁棒容错控制设计 被引量：2

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作者 王君 李淑真 李炜 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2016年第6期79-86,共8页

针对具有时变时延的不确定线性网络化控制系统,在离散事件触发通讯机制下,研究了执行器任意失效故障情形下的主被动混合鲁棒容错控制.首先建立基于离散事件触发通讯机制的闭环故障NCS模型,并基于H∞控制思想,设计了鲁棒故障检测观测器;... 针对具有时变时延的不确定线性网络化控制系统,在离散事件触发通讯机制下,研究了执行器任意失效故障情形下的主被动混合鲁棒容错控制.首先建立基于离散事件触发通讯机制的闭环故障NCS模型,并基于H∞控制思想,设计了鲁棒故障检测观测器;其次通过离线设计的被动鲁棒容错控制器确保系统在已知故障发生时稳定,未知故障发生初期减缓系统性能下降速度;同时利用鲁棒故障检测观测器实时在线检测故障,并重构控制器补偿任意未知故障对系统的影响.最后通过仿真算例验证了文中方法的可行性. 展开更多

关键词 网络化控制系统 离散事件触发机制 混合鲁棒容错控制系统 故障诊断观测器 不确定性

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基于事件触发的线性网络化控制系统主-被动混合容错控制设计 被引量：3

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作者 王君 李淑真 李炜 《上海应用技术学院学报（自然科学版）》 2015年第2期178-184,194,共8页

针对一类具有时变时延的线性网络化控制系统(NCS),在离散事件触发通信机制下,研究了执行器任意失效故障的主-被动混合容错控制问题.建立了基于事件触发机制的闭环故障系统模型,设计了能使系统在发生故障集以内的故障时稳定的被动容错控... 针对一类具有时变时延的线性网络化控制系统(NCS),在离散事件触发通信机制下,研究了执行器任意失效故障的主-被动混合容错控制问题.建立了基于事件触发机制的闭环故障系统模型,设计了能使系统在发生故障集以内的故障时稳定的被动容错控制器.同时,设计故障诊断观测器估计任意执行器失效故障的大小,一旦获得准确的故障信息,立即重构控制器以补偿故障的影响.所设计的主-被动混合容错控制器在执行器任意失效故障下,不但能使系统稳定而且具有良好的控制性能.仿真算例验证了本文方法可在确保故障系统稳定的前提下能有效地节约网络通信资源. 展开更多

关键词 网络化控制系统 离散事件触发机制 混合容错控制系统 故障诊断观测器

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