第四章:容错控制系统故障诊断技术

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1、苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务第三单元容错控制系统故障诊断技术苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务 容错控制系统故障诊断苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务容错控制系统特点:苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投

2、资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务故障检测与诊断 故障检测(Fault Detection, FD):Use available measurement (input/output) to detect any possible fault in the system 故障诊断(Fault Diagnosis):Use the available information (input/output) to find out (estimate) the location and the size of the fault.苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术

3、分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务容错控制系统的故障诊断方法l故障观测器法 l系统辨识法 l解析余度法苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务容错控制系统的故障诊断方法u三余度以上通道间比较监控 u两通道: 基于传感器信号处理(频谱分析、小波分析、多传感 器信息融合等) 基于状态估计模型:故障检测滤波器方法、未知输 入观测器和卡尔曼滤波器等。 基于人工智能方法:专家系统、神经网络等 u故障阈值 u系统重构苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务基于模型的故障诊断

4、(1)获得可用信息:输入、输出、工作 变量 故障观测器和模型辨识器(2)运用信息找出故障: 故障阈值(3)如果故障发生,产生报警或故障切 换, 故障重构 ;如果正常,转向步 骤(1)苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务故障检 测算法u(t), y(t), 系统参数 故障报警 故障 机理u(t), y(t), 系统参数 故障定位苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务 基于模型的故障诊断故障观测器故障观测器稳定误差依故障不同具有方向性FailureFailureFailureF

5、ailure苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务控制系统动态方程:故障观测器方程:状态误差: 输出误差:苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务u第j个执行结构故障:误差方程为:苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务u第j个传感器故障误差方程为:苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务u系统参数故障:误差方程为:苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分

6、析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务故障检测滤波器设计通式:其中:作动器故障传感器故障系统参数变化要能故障诊断, f必须可检测苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务只有存在故障检测滤波器增益阵D满足以下 两个条件,则故障向量f是可检测的:(1)在输出空间保持固定方向。(2)所有特征值能够任意配置。苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务稳定性设计 稳定性:当配置的(A-DC)所有特征值都处 于S平面的左平面内, 的系统是稳定的。当时间 时,上式 的初始条件瞬态解将

7、趋于零。(A-DC)的配 置应使误差达到稳态值的时间和动态过程 得到控制。 可检测性:完全可测系统是指在任意时间 ,系统状态向量X可由测量向量Y唯一地确 定:苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务 当Y(t)给定时,使X(t)有唯一解的充要条件 是rankC=n。为满足可检测条件选择 ,其中 为正的标量常值,I为单位阵。 若m为传感器个数,当m=n时, 若mP0P(Z| H0);而在决策区域Z0内,应使 P1P(Z| H1) 2)个可能性,即事物状态中 H0,H1,HM,每一种状态的概率为是 P1,P2,PM先验已知的,且 根据Bay

8、es规则,可求出给定观测值 H0,H1,HM时为真的条件概率为: 苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务 若Z是连续分布,给定Hi为真的先验条件概 率密度为 ,则 上式为Hi为真的后验 概率。多元假设的逻辑规则是使Hi为真的后 验概率最大,即: 类似于二元假设决策的错误概率最小的测 试,可以得到相应决策规则 苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务例题 设m=3,其中H0无故障状态假设; H1 第一故障状态假设; H2第二故障状态假 设,求决策规则。 解:令则:苏教版初三语文广

9、告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务即:故 障 判 断 区 域苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务序贯概率比测试 对余差e进行序贯观测,设时刻tk的余差称 为ek。假设在以下两种假设H0,H1间选择. 对 第k次采样值的对数似然函数为: 对n次独立采样值的对数似然法为苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务 将n与两个边界值A0进行比较,即 判断n是否处于以下范围内: 其中:决策规则为: 确定为H0继续测试确定为H1苏教版初三语文

10、广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务如果ek为均值为a的正态分布:苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务例题 F-8的FBW:第一步:通过两个相同传感器的直接余度完成故障检测; 第二步:在双余度传感器的直接余度基础上增加解析余度 ,进行故障识别。苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务 系统重构重新布局(静态)重新构造(动态)定义:余度系统故障时,使系统转入 新工作结构而采用的余度管理措施, 称为重构。系统重构技术充分利用系 统的

11、信号和资源,可以使系统获得更 高的可靠性和生存性。 苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务实际重构结构苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务 重新布局苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务重新构造(硬件重构)苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务控制率重构苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务伪逆法

12、功能重构某型号验证机故障模式及处理方法故障模 式 俯仰控制 滚转控制 航向 控制副翼单 侧故障平尾1.剩余一边控 制律改变 2.平尾差动 3.机动襟副翼 差动方向 舵双副翼 故障平尾1.平尾差动 2.机动襟副翼 差动方向 舵平尾单 侧故障1.剩余一边控 制律改变 2.副翼同动 3.机动襟副翼 同动副翼 方向 舵双平尾 故障1.副翼同动 2.机动襟副翼 同动副翼 方向 舵苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务操纵面损坏故障状态变量数目 少于操纵面数 目 (mn)正常:操纵面损坏苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型

13、机器人项目路演文档企业文化建设操作实务 F-8飞机数字式电传操纵系统共有10个状态 变量: ,共有13个双余 度传感器:加速度传感器( ), 角速率传感器( ),姿态角陀 螺( )和大气数据传感器( )。采用四种形式的解析余度,即转动运 动学关系、移动运动学关系、移动动力学 关系和高度运动学关系。故障决策过程的 选择还应考虑最小时间和性能鲁棒性等问 题。苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务决策函数苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务 四余度飞控系统苏教版初三语文广告多棱镜

14、专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务三余度电动舵机系统苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务系统余度配置及管理方案 苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务1. 硬线连接方式多余度传感器信号通过硬件送到每台计算机 ,通道间信息交联要通过模拟口实现。 2. 多总线方式每个通道通过串行总线(如1553B总线)与本 通道传感器和控制器进行通讯。各个通道计 算机之间也使用总线交换信息。 3. 交叉通道数据链(CCDL)在目前技术条件下,交叉通道据链的信息传 输方式具有最佳性能,被广泛采用。 苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务EHA容错配置苏教版初三语文广告多棱镜专题课件证券投资的技术分析理论服务型机器人项目路演文档企业文化建设操作实务典型EHA容错结构

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