[發明專利]一種不確定系統的可診斷性分析方法

有效

• 申請號: 201710790817.7
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107703911B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 王大軼;符方舟;劉成瑞;劉文靜;何英姿;邢琰;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: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明公開了一種不確定系統的可診斷性分析方法，在分析過程中充分考慮了過程噪聲和觀測噪聲以及不確定性等干擾因素的影響，給出了控制系統的多元概率分布統計模型、可檢測不確定性半徑及可隔離不確定性半徑，并基于多元概率分布統計模型和不確定性半徑得到了考慮不確定性的可檢測性分析指標和可隔離性分析指標，同時基于考慮不確定性的可檢測性分析指標和可隔離性分析指標進行可診斷性的定量判斷，保證了復雜控制系統的穩定性和設計的準確性。

技術領域

本發明屬于航天器控制技術領域，尤其涉及一種不確定系統的可診斷性分析方法。

背景技術

近二十年來，國內外學者對航天器控制系統故障診斷技術的研究取得了巨大的成就。作為故障診斷方法設計的重要前提，故障可診斷性開始引起了學者們的關注。通過對系統的可診斷性進行分析，可以得知系統對于不同故障的診斷能力，并可在設計階段為提高系統本身的可診斷性能以及設計水平提供理論指導。然而，現階段對于故障可診斷性分析的研究尚處于萌芽階段。因此，非常有必要對不確定系統的可診斷性開展進一步的深化研究。

不確定性(包括：模型誤差，觀測和過程噪聲等)是進行故障可診斷性分析的主要考慮因素。不確定性直接影響故障診斷結果的準確性。例如，當系統不確定性影響較大時，較小的故障往往很難被檢測和隔離。因此，不確定性影響控制系統的可診斷性能的分析結果，進而對影響控制系統系統的兩類重要因素：不確定性和故障，進行對比分析、分析這兩者之間的關系，可以有利于設計人員找出整個控制系統中故障診斷的薄弱環節，并為系統的配置和診斷方法的設計提供理論指導?？梢?，對于帶有不確定性的控制系統開展可診斷性分析方法研究具有重要的工程意義。

可診斷性是一般控制系統本身所具備的一個重要屬性，是衡量故障檢測和隔離難易程度的一種重要指標。然而，現有大多數關于可診斷性研究的成果多集中于定性描述，僅僅給出故障能否被檢測或不同的故障之間能否被隔離的結論。對于設計人員而言，進一步了解故障檢測和隔離的難易程度(分析)更便于分析系統的薄弱環節，從而指導診斷算法的設計和系統的配置。

對于分析過程中考慮的要素不同，通常可將系統可診斷性分析分為固有可診斷性和實際可診斷性分析兩種。固有故障可診斷性分析的定義為：在分析過程中不考慮干擾因素的影響，僅通過系統的解析模型、輸入和輸出信息，對可檢測性和可隔離性進行分析。近年來，對于固有故障可診斷性分析的研究獲得了一定的成果。然而，在系統實際的工作過程中都不可避免地受到不確定性的影響。然而，通過調研可知：現有關于考慮不確定性影響的控制系統可診斷性分析的成果較少；同時，現有可診斷性分析方法也不太令人滿意。例如，《Automatica》2013年該領域的最新成果將不確定性當作均值為0的高斯分布進行處理。實際上，簡單地將不確定性視為隨機分布會導致分析結果失去準確性，并且該方法無法對不確定性的影響進行分析。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種不確定系統的可診斷性分析方法，基于可檢測性指標和可隔離性指標進行系統可診斷性的定量判斷，保證了復雜控制系統的穩定性和設計的準確性。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種不確定系統的可診斷性分析方法，包括：

根據帶有不確定性的離散控制空間模型，按時間序列進行迭代，取窗口長度s，得到帶有不確定性的控制系統的多元概率分布統計模型：

N_HLz_s＝N_HFf_s+N_HEe_s+N_HΛΔ_s

其中，z_s、f_s、e_s和Δ_s分別表示控制系統的觀測、故障、噪聲和不確定20性的時間堆棧向量；N_H表示矩陣H零空間的左正交基，N_HH＝0；L、H、F、E和Λ分別為相應維數的系數矩陣；