[發明專利]混合不確定下的主動故障診斷方法、裝置及存儲介質有效

申請號：	202111180527.3	申請日：	2021-10-11
公開（公告）號：	CN114003015B	公開（公告）日：	2023-06-23
發明（設計）人：	梁斌;邱豪豪;徐峰;王學謙	申請（專利權）人：	清華大學深圳國際研究生院
主分類號：	G05B23/02	分類號：	G05B23/02
代理公司：	深圳新創友知識產權代理有限公司 44223	代理人：	江耀純
地址：	518055 廣東省深圳市***	國省代碼：	廣東;44
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摘要：
搜索關鍵詞：	混合不確定下主動故障診斷方法裝置存儲介質
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【權利要求書】：

1.一種混合不確定下的主動故障診斷方法，其特征在于，所述主動故障診斷方法包括：

步驟S100：根據系統模型建立系統的中心動力學方程，以及不確定性因素的動力學方程：

步驟S200：建立主動故障診斷優化問題，包括：

基于所述系統的中心動力學方程，以及不確定性因素的動力學方程，以輸入信號為優化變量，不同模態的輸出區域分離為約束條件，最小化輸入能量為優化目標，描述所述主動故障診斷優化問題；

步驟S300：采用重新線性化技術以及分支定界方法求解主動故障診斷優化問題，包括：

基于所述主動故障診斷優化問題，采用重新線性化技術，獲得初始線性松弛問題，并給出其松弛變量的初始上下界，

根據分支定界的方法，將初始線性松弛問題逐步劃分為變量取值范圍更小的子問題，將線性松弛逐漸收緊，獲得全局最優解，

基于全局最優解，確定系統的工作模態。

2.根據權利要求1所述的主動故障診斷方法，其特征在于，所述步驟S100：根據系統模型建立系統的中心動力學方程，以及不確定性因素的動力學方程，包括：

步驟S101：在存在多種故障模態，并在集約束擾動與噪聲以及高斯擾動與噪聲影響情況下，建立離散線性時不變系統方程：

其中，和分別是k時刻的系統狀態，輸入信號，輸出信號，集約束未知擾動，集約束測量噪聲，高斯未知擾動以及高斯測量噪聲，x_k+1是k+1時刻的系統狀態，A_i,B_i,C_i,E^s,E^g,F^s,F^g是具有合適維度的系統參數矩陣，其中，下標i用于標注系統模態，i∈M，M是所有系統模態的集合，集約束未知擾動和集約束測量噪聲被限制在相應的中心對稱集合內，分別表述為其中，c_w代表集約束未知擾動的中心對稱集合的中心，H_w代表集約束未知擾動的中心對稱集合的生成矩陣，c_v代表集約束測量噪聲的中心對稱集合的中心，H_v代表集約束測量噪聲的中心對稱集合的生成矩陣，各種下標的均表示中心為c且生成矩陣為H的中心對稱集合，高斯未知擾動以及高斯測量噪聲滿足高斯分布，將高斯分布的協方差矩陣定義為單位陣，并表述為其中，μ_w和分別表示高斯未知擾動高斯分布的均值和協方差矩陣，μ_v和分別表示高斯測量噪聲高斯分布的均值和協方差矩陣，各種參數和下標的均表示均值為μ且協方差矩陣為Q的高斯分布；對于任意的高斯分布，則總存在相應的系統參數矩陣E^g,F^g使得高斯未知擾動和高斯測量噪聲滿足相應的分布；輸入信號滿足u_k∈U，其中U為凸集；w用來表示擾動，v表示噪聲，擾動和噪聲都是向量，n_w和n_v表示噪聲和擾動的維度，也就向量的維度；I用來表示單位矩陣，其下標對應單位矩陣的維度，那么和就表示尺寸分別為n_w×n_w以及n_v×n_v的單位矩陣，分別表示服從高斯分布的擾動和噪聲的協方差矩陣；

步驟S102：令所述步驟S101建立的離散線性時不變系統的初始狀態包含不確定性，表述為x₀＝c₀+z₀+g₀，其中，x₀為系統初始狀態，c₀為系統初始狀態中心，為系統初始狀態時的集約束不確定性，其中為對應初始狀態集約束不確定性的中心對稱集合的生成矩陣，為系統初始狀態時的高斯分布不確定性，其中為初始狀態高斯分布不確定性的協方差矩陣；

根據方程(1)，任意時刻的系統狀態均可表述為如下形式：

其中，x_k為k時刻的系統狀態，為k時刻的系統狀態中心，z_k為k時刻的系統狀態的集約束不確定性，為k時刻的系統狀態集約束不確定性的中心對稱集合的生成矩陣，g_k為k時刻的系統狀態的高斯分布不確定性，為相應k時刻系統狀態高斯不確定性的高斯分布的協方差矩陣；

根據所述方程(2)，獲得系統狀態中心的動力學方程以及不確定性因素的動力學方程：

其中，為k+1時刻的系統狀態中心，為k+1時刻系統狀態集約束不確定性的中心對稱集合的生成矩陣，為k+1時刻系統狀態高斯分布不確定性的協方差矩陣，下標i用于標注系統模態，i∈M，M是所有系統模態的集合，A_i,B_i,E^s,E^g,F^s,F^g為具有合適維度的系統參數矩陣，為k時刻的系統狀態中心，u_k為k時刻的輸入信號，c_w為集約束未知擾動的中心對稱集合的中心，μ_w為高斯未知擾動高斯分布的均值，為k時刻系統狀態集約束不確定性的中心對稱集合的生成矩陣，H_w為集約束未知擾動的中心對稱集合的生成矩陣，為k時刻系統狀態高斯分布不確定性的協方差矩陣，A_i^T為矩陣A_i的轉置，為矩陣E^g的轉置，后文中上標T均表示對應矩陣或者向量的轉置。