[發明專利]一種基于delta算子的升壓變換器執行器故障檢測方法

有效

• 申請號: 202011432512.7
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112733320B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 杜董生;吳瑜;楊月;夏安林;盛遠杰;劉貝
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/13;G06F17/16
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 李鋒

1.一種基于delta算子的升壓變換器執行器故障檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：建立升壓變換器電路模型，構造增廣向量，將微分方程轉化為標準形式的狀態方程；

步驟2：基于步驟1中的狀態方程，給出升壓變換器電路含有干擾和執行器故障時的一般系統模型；所述一般系統模型為基于delta算子的一般系統模型，其為：

其中，x(t)∈Rⁿ為狀態向量，u(t)∈R^m為控制輸入向量，y(t)∈R^q為可測輸出向量，表示獨立的高斯白噪聲干擾，由干擾或建模誤差引起的有界未知輸入向量，是l₂[0，∞)范數有界的執行器故障向量；A_σ(t)、B_σ(t)、C_σ(t)、D_1σ(t)、D_2σ(t)、E_σ(t)、F_σ(t)均是具有適當維度的常實數矩陣；表示切換信號，用來指定在t時刻激活哪一個子系統；當σ(t)＝i時，表示第i個子系統被激活，假設切換信號是未知的，但其瞬時值是可知的；其中，delta算子定義如下：

式中，h≥0表示升壓變壓器電路模型的采樣周期，且采樣周期h是正標量；

步驟3：提出使用未知輸入觀測器作為殘差信號發生器，針對動態估計誤差系統構造一個增廣向量，得到相應的動態估計誤差系統：

所述步驟3中未知輸入觀測器作為殘差信號發生器的模型為：

其中，z(t)∈Rⁿ是觀測器狀態，表示狀態x(t)的估計值，是觀測器輸出，r(t)∈R^m表示殘差信號；矩陣N_σ(t)、M_σ(t)、L_σ(t)、K_σ(t)是需要設計的觀測器參數；

所述動態估計誤差系統為：

其中，設σ(k)＝i，意味著第i個系統被激活，I+K_σ(t)C_σ(t)＝T_σ(t)，z_σ(t)＝L_σ(t)+N_σ(t)K_σ(t)，T_iA_i-N_i-Z_iC_i＝0，T_iB_i-M_i＝0，T_iD_1i-Z_iD_2i＝0，K_iD_2i＝0；

步驟4：針對步驟3中得到的動態估計誤差系統，給出其全局指數穩定，且滿足H_∞性能指標的充分條件，根據所述充分條件設計故障觀測器的參數：

所述全局指數穩定，且滿足H_∞性能指標的充分條件為：對于給定標量h＞0，μ_i＞1，ε₁＞0，ε₂＞0，γ＞0，如果存在正定對稱矩陣P_i，P_j，矩陣G_i，H_i，Q_i，U_i，S_i，J_1i，J_2i，對于滿足：

P_i≤μ_iP_j

U_iD_1i+R_iC_iD_1i-W_iD_2i＝0

R_iD_2i＝0

其中，

Ψ_11i＝(hα_i-1)P_i+I，Ψ_31i＝hG_iA_i+hH_iR_iC_iA_i+hH_iW_iC_i+G_i，

當開關信號σ(t)滿時，動態估計誤差系統漸進穩定且具有H_∞性能γ；

步驟5：根據步驟4所設計的故障觀測器，設定閾值J_th，構造殘差評價函數，判斷系統是否出現故障。