鲁棒故障检测滤波器设计.doc

南通大学毕业设计(论文) 1 本科毕业设计(论文) 题目线性系统鲁棒故障检测滤波器的设计学生姓名:张强专业: 通信工程指导教师:周磊完成日期: 2013 年5月 31日南通大学毕业设计(论文) 1 诚信承诺书本人承诺:所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名: 日期: 本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留论文及送交论文复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容。( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 学生签名: 指导教师签名: 日期: 南通大学毕业设计(论文) I 摘要几十年来,鲁棒故障诊断已经成为故障诊断领域中重要的研究方向之一。在考虑分析近年来国内外各领域中故障诊断技术的发展和问题处理的基础上,对于在模型匹配的 LT I 系统故障检测的鲁棒性问题上,选择 LMI (线性矩阵不等式)的方法来进行鲁棒故障诊断的研究计算,并应用于不确定线性时不变系统、时滞、等效变换等系统的故障检测中。在 LMI 方法的基础上,针对系统的不确定因素,使用线性矩阵不等式的方法来设计最优的鲁棒故障诊断观测器, 并从中得出残差产生器,然后通过残差评价公式计算出残差评价值, 最后将残差评价值与设计的阈值进行比较来判断控制系统是否有故障发生。通常在故障诊断过程中, H∞范数用来表征残差在外界信号干扰下的鲁棒性,而 H-则用于表征故障发生时检测的灵敏度。通过对残差误差的计算和分析,将多个方面的数值统一转换为 H∞范数, 从而将故障诊断的设计问题转变为对H∞范数的优化问题。此次,在不确定线性时不变系统中,研究的是具有未知输入和建模误差的鲁棒故障检测滤波器的设计问题。通过使用一个最佳的残差产生器(假设没有建模误差),在具有建模误差的 LTI 系统的基础上, 作为为其设计的鲁棒故障检测滤波器的基准残差模型,并拟定鲁棒故障诊断滤波器设计作为一个 H∞模型匹配问题。同时,通过使用一些最近的 H∞优化的研究结果,然后由线性矩阵不等式( LMI )制定提交一个优化问题的解决方案。其主要结果包括:一个最佳基准残差模型的发展;鲁棒故障检测滤波器设计问题的制定;基于 LMI 求解参数上的鲁棒故障诊断滤波器存在的充分条件和它的建设推导;还有故障诊断自适应阈值的测定。一个说明性的设计实例被用来证明提出方法的有效性。关键词: 故障诊断滤波器,鲁棒性,线性矩阵不等式, H∞优化,模型匹配南通大学毕业设计(论文) II ABSTRACT The field of fault diagnosis for control systems has e an important topic of research in the munity over the last few decades. Recently, special attention has been paid to the problem of robustness of fault diagnosis methods based on analytical model for uncertain systems. According to the analysis of current developments and problems on fault diagnosis technologies, this thesis investigates the problem of robust fault diagnosis for uncertain systems based ona linear matrix inequality approach. The main work of this method is to construct an optimal fault detection observer to acquire a residual generator, and then the evaluation value of the residual is calculated by an evaluation function. The observer gain can be obtained by solving a convex minimization problem with a set of linear matrix inequality constrains. paring the residual evaluation value with a thr