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一类时滞切换系统的鲁棒故障检测

作　者: 张娟
导　师: 向峥嵘
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 时滞切换系统故障检测鲁棒H∞观测器 LMI 分段Lyapunov函数平均驻留时间方法
分类号: TP13
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 40次
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内容摘要

在过去的二十多年,故障检测与诊断(Fault Detection and Diagnosis,简称FDD)受到国际控制界的关注,在很多领域都得到了应用。而很多实际的系统既包含连续型系统又包含离散型系统,这就构成了混杂系统。切换系统作为混杂系统中最为典型的一类,研究切换系统的故障检测问题,将推动混杂系统理论的发展。本文依托于国家自然科学基金项目,采用基于观测器的方法研究了切换系统的故障检测问题,主要内容如下：通过基于状态估计的方法研究线性变时滞切换系统的鲁棒故障检测问题,把故障检测问题转化为观测器的设计。通过状态的实际值和估计值之间的比较得到残差方程,通过引入参考模型得到状态误差系统方程,基于平均驻留时间方法和不带指数项的分段Lyapunov函数分别研究了状态误差系统满足H∞性能和鲁棒稳定性,并用线性不等式(LMI)给出了系统存在观测器时,观测器增益矩阵满足的条件,最后通过仿真实例来证明其可行性。考虑在实际应用中存在非线性摄动项或者系统状态及其导数均具有延时即中立的情况,当系统发生故障的情况下,通过对其设计观测器比较状态的实际值和估计值,得出状态误差系统模型。然后通过采用不带指数项的分段Lyapunov函数分析系统的指数稳定性和H∞性能指标,再通过驻留时间的方法分析在任意切换信号的作用下切换系统的稳定性和H∞性能指标,并用LMI形式给出误差系统稳定时所满足的充分条件,最后通过设计阈值,当t时刻的残差评估函数的值大于阈值时则发出报警信号,反之则正常运行。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-13
  1.1 课题研究的背景和意义  7
  1.2 国内外研究概况  7-11
    1.2.1 故障检测研究的基本问题与研究方法  8-10
    1.2.2 故障检测的研究现状  10-11
    1.2.3 切换系统故障检测的研究现状  11
  1.3 本文的主要工作  11-13
2 线性变时滞切换系统的鲁棒故障检测  13-26
  2.1 问题描述  13-14
  2.2 观测器的设计  14-21
    2.2.1 状态误差系统稳定性分析  15-17
    2.2.2 状态误差系统鲁棒H_∞性能分析  17-20
    2.2.3 鲁棒H_∞观测器设计  20-21
  2.3 阈值的选取  21-22
  2.4 仿真实例  22-25
  2.5 本章小结  25-26
3 非线性摄动变时滞切换系统的鲁棒故障检测  26-41
  3.1 问题描述  26-27
  3.2 观测器的设计  27-35
    3.2.1 状态误差系统稳定性分析  28-31
    3.2.2 状态误差系统鲁棒H_∞性能分析  31-34
    3.2.3 鲁棒H_∞观测器设计  34-35
  3.3 阈值的选取  35-36
  3.4 仿真实例  36-40
  3.5 本章小结  40-41
4 线性中立变时滞切换系统的鲁棒故障检测  41-58
  4.1 问题描述  41-42
  4.2 观测器的设计  42-52
    4.2.1 误差系统稳定性分析  43-45
    4.2.2 误差系统鲁棒H_∞性能分析  45-49
    4.2.3 鲁棒H_∞观测器设计  49-52
  4.3 阈值的选取  52-53
  4.4 仿真实例  53-57
  4.5 本章小结  57-58
5 工作总结与展望  58-60
  5.1 研究工作总结  58
  5.2 研究展望  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-65

一类时滞切换系统的鲁棒故障检测

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