[發(fā)明專利]基于性能的閉環(huán)控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障診斷方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010433878.X
• 申請(qǐng)日: 2020-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN111538316B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王少萍;張陽(yáng);石健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B23/02
• 分類號(hào): G05B23/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 杜陽(yáng)陽(yáng)

1.一種基于性能的閉環(huán)控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障診斷方法，其特征在于，包括：

獲取實(shí)際控制系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)；

根據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理建立無(wú)故障情況下控制系統(tǒng)模型的線性標(biāo)稱模型；

根據(jù)所述實(shí)際控制系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)確定實(shí)際控制系統(tǒng)的辨識(shí)模型；

獲取指令輸入數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述指令輸入數(shù)據(jù)計(jì)算線性標(biāo)稱模型在閉環(huán)反饋下的輸出，同時(shí)根據(jù)所述指令輸入數(shù)據(jù)計(jì)算辨識(shí)模型在閉環(huán)反饋下的輸出；

根據(jù)所述線性標(biāo)稱模型在閉環(huán)反饋下的輸出和所述辨識(shí)模型在閉環(huán)反饋下的輸出的差值確定第一時(shí)域性能殘差；所述第一時(shí)域性能殘差為線性標(biāo)稱模型和辨識(shí)模型之間的時(shí)域性能殘差；

根據(jù)所述線性標(biāo)稱模型和所述辨識(shí)模型采用間隙度量方法確定第一頻域性能殘差和第一穩(wěn)定域性能殘差；所述第一頻域性能殘差為線性標(biāo)稱模型和辨識(shí)模型之間的頻域性能殘差，所述第一穩(wěn)定域性能殘差為線性標(biāo)稱模型和辨識(shí)模型之間的穩(wěn)定域性能殘差；

根據(jù)所述第一時(shí)域性能殘差、所述第一頻域性能殘差和所述第一穩(wěn)定域性能殘差進(jìn)行故障檢測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于性能的閉環(huán)控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障診斷方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一時(shí)域性能殘差、所述第一頻域性能殘差和所述第一穩(wěn)定域性能殘差進(jìn)行故障檢測(cè)，具體包括：

分別對(duì)所述第一時(shí)域性能殘差、所述第一頻域性能殘差和所述第一穩(wěn)定域性能殘差進(jìn)行歸一化處理；

將歸一化后的第一時(shí)域性能殘差、歸一化后的第一頻域性能殘差以及歸一化后的第一穩(wěn)定域性能殘差形成三維復(fù)合性能殘差空間中的點(diǎn)；所述三維復(fù)合性能殘差空間的坐標(biāo)系是以時(shí)域性能殘差為x軸，頻域性能殘差為y軸，穩(wěn)定域性能殘差為z軸，所述坐標(biāo)系內(nèi)的點(diǎn)與原點(diǎn)形成復(fù)合性能殘差矢量；

判斷復(fù)合性能殘差矢量長(zhǎng)度與預(yù)設(shè)故障閾值的大小；若復(fù)合性能殘差矢量長(zhǎng)度小于預(yù)設(shè)故障閾值，實(shí)際控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)未發(fā)生故障；否則，實(shí)際控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于性能的閉環(huán)控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障診斷方法，其特征在于，在所述根據(jù)所述第一時(shí)域性能殘差、所述第一頻域性能殘差和所述第一穩(wěn)定域性能殘差進(jìn)行故障檢測(cè)，之后還包括：

獲取不同故障模式的表征參數(shù)；所述表征參數(shù)為表示故障的參數(shù)；

根據(jù)不同故障模式的表征參數(shù)分別建立故障情況下控制系統(tǒng)模型的線性故障模型；

根據(jù)所述指令輸入數(shù)據(jù)計(jì)算線性故障模型在閉環(huán)反饋下的輸出；

根據(jù)所述線性標(biāo)稱模型在閉環(huán)反饋下的輸出和所述線性故障模型在閉環(huán)反饋下的輸出的差值確定第二時(shí)域性能殘差；所述第二時(shí)域性能殘差為線性標(biāo)稱模型和線性故障模型之間的時(shí)域性能殘差；

根據(jù)所述線性標(biāo)稱模型和所述線性故障模型采用間隙度量方法確定第二頻域性能殘差和第二穩(wěn)定域性能殘差；所述第二頻域性能殘差為線性標(biāo)稱模型和線性故障模型之間的頻域性能殘差，所述第二穩(wěn)定域性能殘差為線性標(biāo)稱模型和線性故障模型之間的穩(wěn)定域性能殘差；

根據(jù)所述第二時(shí)域性能殘差、所述第二頻域性能殘差和所述第二穩(wěn)定域性能殘差進(jìn)行故障類型和故障程度判斷。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于性能的閉環(huán)控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障診斷方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第二時(shí)域性能殘差、所述第二頻域性能殘差和所述第二穩(wěn)定域性能殘差進(jìn)行故障類型和故障程度判斷，具體包括：

針對(duì)每一種故障類型，分別對(duì)所述第二時(shí)域性能殘差、所述第二頻域性能殘差和所述第二穩(wěn)定域性能殘差進(jìn)行歸一化處理；

根據(jù)每一種故障類型歸一化后的第二時(shí)域性能殘差、歸一化后的第二頻域性能殘差以及歸一化后的第二穩(wěn)定域性能殘差建立執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障空間庫(kù)；

根據(jù)復(fù)合性能殘差矢量的方向在所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障空間庫(kù)中對(duì)故障類型和故障大小進(jìn)行判斷。