切換系統(tǒng)的故障檢測方法研究.pdf

1、切換系統(tǒng)是一類特殊而又重要的混雜系統(tǒng)，它有著重要的理論研究價值和廣泛的工程應用背景。而對切換系統(tǒng)故障檢測問題的研究還處在起步階段。目前所獲得的為數(shù)不多的結果往往忽略了因為切換本身特性而引起的對故障檢測性能上的要求。因此迄今為止，該課題仍存在許多問題亟待解決。
　　本論文針對切換系統(tǒng)的故障檢測問題展開研究。基于切換系統(tǒng)平均駐留時間的切換控制原則，提出若干新的故障檢測控制方案。首先根據(jù)模型依賴的平均駐留時間切換控制方案，獲得了加權l(xiāng)2

2、性能和H_性能并給出故障檢測濾波器的設計方法;再針對線性參數(shù)時變切換系統(tǒng)，將故障檢測的濾波器設計問題轉化為魯棒濾波器設計問題并得到故障檢測濾波器的增益;考慮異步切換的現(xiàn)象，提出了異步切換系統(tǒng)的故障檢測濾波器設計方法;然后在同時故障檢測與控制問題上同樣考慮異步現(xiàn)象設計了故障檢測濾波器和控制器。最后，在上述研究的基礎上，將結果進一步推廣到可靠控制問題的研究上。文中的主要結果均給出了相應的仿真例子進行了驗證，并將部分研究成果應用于飛機模型仿真

3、研究中。全文分為八章，每一章的主要內容如下:
　　第一、二章系統(tǒng)地分析和總結了故障檢測技術和切換系統(tǒng)的背景和發(fā)展現(xiàn)狀，并給出了與本文相關的一些預備知識。
　　第三章主要研究了基于模型依賴平均駐留時間切換信號下切換系統(tǒng)的故障檢測問題。首次提出了這種切換信號下切換系統(tǒng)的加權l(xiāng)2性能指標和H_性能指標，得到了切換系統(tǒng)的干擾抑制條件和故障敏感條件。所設計的故障檢測濾波器滿足加權l(xiāng)2性能指標和H_性能指標，實現(xiàn)對采用模型依賴平均駐留時

4、間切換信號時切換系統(tǒng)的故障檢測。
　　第四章研究了線性參數(shù)時變切換系統(tǒng)的故障檢測問題。針對線性參數(shù)時變切換系統(tǒng)，引入?yún)?shù)的上下界，并將參數(shù)的導數(shù)的界應用到計算中，使故障檢測的濾波器設計問題轉化為魯棒濾波器設計問題，通過解線性矩陣不等式條件獲得故障檢測的濾波器增益。
　　在第五章中，設計了故障檢測濾波器來檢測異步切換控制系統(tǒng)的故障。針對切換系統(tǒng)中原始切換系統(tǒng)與故障檢測切換濾波器存在異步的現(xiàn)象，本章提出了異步切換系統(tǒng)的加權l(xiāng)2性

5、能指標和H_性能指標，設計了故障檢測濾波器使得增廣系統(tǒng)滿足加權l(xiāng)2性能指標和H_性能指標，實現(xiàn)對帶有平均駐留時間切換信號的異步切換系統(tǒng)的故障檢測。
　　第六章進一步將第五章的結果推廣到了異步切換系統(tǒng)的同時故障檢測與控制問題，同時設計了檢測器/控制器來產(chǎn)生兩個信號:檢測信號和控制信號，分別用來檢測故障和控制原開環(huán)系統(tǒng)并滿足一些控制性能指標。因為輸出反饋控制問題是一個很難的非凸問題，為了求解這個問題，采用了兩步過程來設計檢測器/控制器

6、，同時兼顧了故障目標和控制目標，最后都轉化為線性矩陣不等式優(yōu)化求解。
　　第七章繼續(xù)研究了帶有執(zhí)行器故障時切換系統(tǒng)的同時故障檢測與控制問題?？紤]的故障包含了未失效的執(zhí)行器不能夠鎮(zhèn)定原有的切換系統(tǒng)，且失效的執(zhí)行器經(jīng)過一段時間能夠被修復的情況。原始的切換系統(tǒng)是基于平均駐留時間的切換，設計的檢測器/控制器首先也根據(jù)原始的切換信號進行切換，但當故障被檢測出來時，子系統(tǒng)對應的控制器進行切換，來限制未失效的執(zhí)行器不能夠鎮(zhèn)定的切換系統(tǒng)的發(fā)散速率