[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

本發明涉及故障診斷技術領域，公開了一種基于delta算子的升壓變換器執行器故障檢測方法，建立升壓變換器電路模型，構造增廣向量；給出含有外部干擾和執行器故障時的一般系統模型；設計未知輸入觀測器，構造增廣向量，得到相應的動態估計誤差系統；針對動態估計誤差系統，給出滿足H_∞性能指標的充分條件，設計故障觀測器參數；根據設計的觀測器，設定閾值J_th，構造殘差評價函數，通過決策邏輯判斷系統是否出現故障。本發明中設計的故障檢測方法，使得誤差動態系統滿足：(1)在無故障、無干擾時，系統漸進穩定；(2)當系統存在故障和干擾時，在零初始條件下，滿足一定的H_∞性能指標，能夠完成對升壓變換器電路系統的執行器故障檢測。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，具體涉及一種基于delta算子的升壓變換器執行器故障檢測方法。

背景技術

隨著各種工業系統在應用和研究領域對安全性和可靠性的要求越來越高，在近幾十年，故障診斷技術引起了廣泛的關注。故障檢測是故障診斷中的一個重要組成部分，它可以實現故障的快速檢測和故障的早期排除。在基于模型的故障檢測方法中，基于觀測器的故障檢測方法通過比較殘差信號的值和預先設計的閾值，被證明是一種有效的方法。

在實際應用中，許多工程系統的工作過程可以分為幾個階段，在數學上可以將其建模為切換系統，由切換信號協調子系統之間工作。近年來，切換系統的故障檢測問題也得到了廣泛的研究。自從delta算子方法首次被引入到連續時間系統的離散化以來，由于其自身的優勢，在過去的幾十年里，delta算子系統的故障檢測得到了廣泛的關注。

申請人目前有針對相同模型的發明《一種針對升壓變換器的實時加權故障檢測方法》，其只考慮系統的離散狀態，且不考慮系統建模誤差；當采樣周期很小的時，《一種針對升壓變換器的實時加權故障檢測方法》中所提方法存在數值不穩定問題。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種基于delta算子的升壓變換器執行器故障檢測方法，使用未知輸入觀測器(UIO)作為殘差發生器，使得誤差系統滿足：(1)在無故障、無干擾時，系統漸進穩定；(2)當系統存在故障和干擾時，在零初始條件下，滿足一定的H_∞性能指標，利用MDADT和線性矩陣不等式技術，得到故障檢測觀測器存在的充分條件，能在線準確的實現執行器故障的檢測，滿足對系統進行在線故障檢測。

技術方案：本發明提供了一種基于delta算子的升壓變換器執行器故障檢測方法，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；