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基于模型的故障诊断技术-设计方案算法和工具-第2章
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2022-10-30
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第2章 基于观测器的FDI方法的基本思想、主要问题和工具 2.1 关于基于观测器的残差生成器的结构 2.2 对未知输入的解藕以及故障隔离问题 2.3 基于观测器的FDI 方法的鲁棒性问题 2.4 关于等价空间FDI 方法 2.5 残差估计以及阀值的计算
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第
2
章
基于观测器的
FDI
方法的基本
思想、主要问题和王具
在这一章中,
我们
将回顾基于观测器的
F
DI
方法的历史发展过程及其主要
问
题和主要工具,
此
外还会概略
地
阐述本书所要解决的问题
。
2.1
关于基于观测器的残差生成器的结构
如图
1.
5
所示,基于模型的故障诊断方法的核心内容是一个与生产过程并
行的过程模型
。
现如
今,任何
一
个了解现代控制原理知识的人都会很自然地想
到去运用
一
个观测器代替实际过程模型来提高系统的性能,例如增加鲁棒性以
抑制模型中的不确定性和干扰,以及实现对过程输出的最优估计
。
然而,在
30
年前,
Beard
和
Jones
提出的第一个基于观测器的
FDI
系统在基于模型的故障诊
断的发展史上是具有里程碑性的意义的
。
他
们的重要贡献不仅在于把观测器原
理用于残差生成,而且还在于他们的成果为基于观测器的
FDI
方法建立了基础,
为将先进控制理论应用到
FDI
领域开创了先河
。
从那时起,基于观测器的
F
DI
技术就和先进控制理论的发展紧密相关了
。
现在,基于观测器的
FDI
技术在控
制理论
与工程领
域中是一个热门的研究方向
。
由于和观测器的密切联系,因此基于观测器的残差生成器的设计与观测器
设计的主要内容非常相似
。
设计过程包括以下内容
:
(1)观测器
/
残差生成器的设计方法:
(2)
降维观测器/残差生成器的设计;
(3)
最小维的观测器
/残差生
成器设计
。
研究这些问题的主要工具
是线
性系统原理和线性观测器原理
。一
个专门的
研究
重点是
求解所谓的
L
u
enberger
方程
。
在本书的第
5
章会详细介绍这些
问题
。
众所周知,系统的可观性是设计状态观测器的首要条件
。
在基于观测器的
FDI
技术的早期发展中,系统可观性被认为是设计
一
个观测器的必要构成条件
。
人们常常忽略诊断观测器(也就是用于残差生成或诊断目的的观测器)和状态
观测器
是不
同的
。
把状态观测器广泛地应用于故障诊断中使
一些学者产生
了误
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cyz65
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