控制系统故障诊断概述课件.ppt

控制系统故障诊疗概述
一、概述
1986年1月28日, 美国“挑战者”号航天飞机从肯尼迪航天中心发射场起飞后约一分钟在空中爆炸, 7位机组人员全部遇难。
一、概述
1986年4月26日, 世界上最严重 核事故在苏联切尔诺贝利核电站发生。乌克兰基辅市以北130公里 切尔诺贝利核电站 灾难性大火造成 放射性物质泄漏, 污染了欧洲 大部分地域。 .
一、概述
“哥伦比亚”号原定于美国东部时间 2月1日早晨9时16分返回肯尼迪航天中心。但在美国东部时间9时左右, 当初“哥伦比亚”号航天飞机 飞行高度约63000米, 飞行速度约 0千米/小时, 以后航天飞机在得克萨斯州上空解体。
一、概述
现代系统正朝着大规模、复杂化 方向发展, 这类系统一旦发生事故就有可能造***员和财产 巨大损失。大家迫切需要提升现代系统 可靠性与安全性。系统 故障诊疗(Failure Diagnosis)与容错控制(Fault Tolerant Control)则为提升复杂系统 可靠性开辟了一条新 路径。　　假如当实施器、传感器或元部件发生故障时, 闭环控制系统仍然是稳定 , 并含有较理想 特征, 就称此闭环控制系统为容错控制系统。1991年, 瑞典 Astrom教授明确指出容错控制含有使系统 反馈对故障不敏感 作用。容错控制方法通常能够分成两大类, 即被动容错控制(passive FTC)和主动容错控制(active FTC)。　　动态系统 故障检测与诊疗(Fault Detection and Diagnosis, FDD)是容错控制 关键支撑技术之一。FDD技术 发展已大大超前于容错控制, 其理论与应用结果也远远多于容错控制。现在国际上每年发表 相关FDD方面 论文与汇报在数千篇以上。基于解析冗余 故障诊疗技术被公认为起源于Beard于1971年发表 博士论文。1976年, Willsky在《Automatica》上发表了第一篇FDD方面 综述文章。Himmelblau于1978年出版了国际上第一本FDD方面 学术著作。
一、概述
国际自动控制界对故障诊疗和容错控制 发展给予了高度重视。1986年9月, 在美国Santa Clara大学举行 自动控制高峰会议上, 把多变量鲁棒、自适应和容错控制列为控制科学面临 富有挑战性 研究课题。在国际上, 领导着故障诊疗和容错控制学科发展 是1993年成立 IFAC技术过程 故障诊疗与安全性技术委员会。从1991年起, IFAC每3年定时召开FDD与FTC方面 国际专题学术会议。在近几届 IFAC世界大会上, FDD与FTC方面 论文在不停增加。　　　作为一门交叉性学科, 故障诊疗、容错控制与鲁棒控制、自适应控制、智能控制等有着亲密 联络。现代控制理论、信号处理、模式识别、最优化方法、决议论、统计数学等组成了故障诊疗和容错控制 理论基础。
一、概述
提升控制系统可靠性 关键路径——
从提升控制系统可靠性角度看, 提升可靠性 路径归纳起来关键有三个方面:
1．提升组成控制系统 各元部件 可靠性——这是本质方法, 但往往收到现在科技水平 限制;
2．进行系统 高可靠性设计, 如简化系统结构、引入冗余和容错技术等——这是提升控制系统可靠性 最有效路径;
3．采取维修维护方法——这是延长使用寿命 最终方法, 但对有些系统不很适用, 如卫星、导弹等。
多个概念:
容错——容错（Fault-Tolerant）技术, 是指当系统 部分部件失效时, 这些部件在系统中 功效用其它部件完全替换或部分替换, 使系统能保持要求 性能或不丧失最基础 性能（如保持稳定等）。系统 容错能力与系统 冗余（包含硬件冗余和解析冗余）是亲密相关 。容错控制按其所采取 方法不一样分为:
(1) 硬件冗余: 并行双重、三重冗余备份——并行冗余多采取热贮备 多重方法, 然后经过表决器进行冗余管理或采取中值（或均值）滤波公式减弱故障 影响。
(2) 解析冗余: 鲁棒容错控制、重构容错控制、人工智能等。——利用控制系统不一样部件之间 内在联络和功效上 冗余性, 当系统 部分部件失效时, 用其它完好部件部分甚至全部地负担其故障部件所丧失 作用, 以维持系统性能在许可范围之内。
故障诊疗——控制系统故障（Failure）可了解为造成系统出现