[發明專利]一種控制系統的多重故障診斷優化方法

有效

• 申請號: 201710790344.0
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107544459B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 符方舟;王大軼;劉文靜;劉成瑞;邢琰;何英姿;李文博
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 11009 中國航天科技專利中心
• 代理人: 范曉毅

1.一種控制系統的多重故障診斷優化方法，其特征在于，包括：

根據離散狀態空間模型，分別構建執行機構對應的未知輸入卡爾曼濾波器組和傳感器對應的未知輸入卡爾曼濾波器組；

根據第i個執行機構對應的卡爾曼濾波器第k步時的最優狀態估計量得到執行機構對應的第一輸出估計誤差殘差r_c,i,k，以及，根據第i個傳感器對應的卡爾曼濾波器第k步時的最優狀態估計量得到傳感器對應的第二輸出估計誤差殘差r_o,i,k：

其中，k表示采樣時間點，y_k表示第k時刻控制系統的輸出，u_k表示第k時刻控制系統的輸入，C_o和D_o表示相應維數的系統矩陣；

根據第一輸出估計誤差殘差r_c,i,k和第二輸出估計誤差殘差r_o,i,k，經過加權平方和處理，得到執行機構對應的第一加權平方殘差和傳感器對應的第二加權平方殘差

其中，N表示數據窗口長度；

根據第一加權平方殘差與執行機構檢測閾值H_c的比較結果，以及，第二加權平方殘差與傳感器檢測閾值H_o的比較結果，得到初步診斷結果；

根據所述初步診斷結果，輸出隔離策略和最終診斷結果；

其中，所述根據離散狀態空間模型，分別構建執行機構對應的未知輸入卡爾曼濾波器組和傳感器對應的未知輸入卡爾曼濾波器組，包括：

根據僅包含執行機構故障的離散狀態空間模型，構建執行機構對應的未知輸入卡爾曼濾波器組；以及，根據僅包含傳感器故障的離散狀態空間模型，構建傳感器對應的未知輸入卡爾曼濾波器組；

其中，

僅包含執行機構故障的離散狀態空間模型，如下：

僅包含傳感器故障的離散狀態空間模型，如下：

其中，x_k和x_k+1分別表示第k時刻和第k+1時控制系統的狀態變量，f_c,k表示第k時刻控制系統的執行機構故障，v_c,k表示第k時刻過程噪聲，f_o,k表示第k時刻控制系統的傳感器故障，v_o,k表示第k時刻觀測噪聲，A_c、B_c、F_c和F_o表示相應維數的系統矩陣。

2.根據權利要求1所述的控制系統的多重故障診斷優化方法，其特征在于，

所述根據僅包含執行機構故障的離散狀態空間模型，構建執行機構對應的未知輸入卡爾曼濾波器組，包括：根據僅包含執行機構故障的離散狀態空間模型，對第一通用未知輸入卡爾曼濾波器組的表達式進行公式變形，得到執行機構對應的未知輸入卡爾曼濾波器組的表達式；

所述根據僅包含傳感器故障的離散狀態空間模型，構建傳感器對應的未知輸入卡爾曼濾波器組，包括：根據僅包含執行機構故障的離散狀態空間模型，對第二通用未知輸入卡爾曼濾波器組的表達式進行公式變形，得到傳感器對應的未知輸入卡爾曼濾波器組的表達式；

其中：

已有的第一通用未知輸入卡爾曼濾波器組的表達式如下：

已有的第二通用卡爾曼濾波器組的表達式如下：

其中，L_i,k＝K_i,k+η_i,kΠ_i,k，η_i(k)＝[I-K_i(k)H]F，Ξ_k＝C_oF，