[发明专利]一种控制系统执行器及传感器同时故障时的诊断方法

说明书

本发明公开了一种控制系统执行器及传感器同时故障时的诊断方法，首先，将传感器故障模型转化为执行器故障模型，并对执行器故障诊断方案进行修改，解决这种伪执行器故障的诊断问题；接着，在系统中同时有执行器及传感器故障时，将伪执行器故障诊断方案的滑模观测器与适用于普通执行器故障的滑模观测器相结合，作用于系统上，通过分析残差完成故障诊断。

技术领域

本发明涉及执行器诊断技术，尤其涉及一种控制系统执行器及传感器同时故障时的诊断方法，主要用于普通自动控制系统在同时发生执行器及传感器故障状况下的故障分析。

背景技术

本文主要涉及的两种背景技术分别是一种基于滑模观测器的执行器诊断技术(参考文献：刘京津.基于滑模观测器的故障诊断技术及其在飞控系统中的应用研究[D].南京：南京航空航天大学自动化学院，2008)，以及一种将传感器故障转化为执行器故障模型的方案(参考文献：黄宜山，张昌凡，严敏.基于滑模观测器的多传感器故障诊断方法[J].动力学与控制学报，2011,09(4):378-384)。

前者是为解决控制系统执行器故障诊断而设计的故障诊断方案，主要通过设计滑模故障观测器组，通过SIMULINK仿真软件得到系统与观测器之间的残差值，由滑模观测器组可以得到残差组，再通过对残差组得分析比对可以判断故障得来源，也可以通过滑模观测器来估计出故障值大小。这种方法的缺陷在于当系统同时也在发生传感器故障时，我们通过收集系统数据，再用这项技术去SIMULINK软件里仿真时，会发现这种故障诊断方式会受到传感器故障值的干扰，进而影响故障诊断。

第二种技术是一种为了简化传感器故障诊断过程设计的，它将发生传感器故障的系统模型通过构造系统状态变量的方式巧妙地转化为了一种类似执行器故障的系统模型，进而可以通过执行器的故障诊断方法去解决传感器故障诊断问题。目前来看传感器的故障诊断方法是相对复杂的，通过这种方法能够使系统只发生传感器故障时得诊断过程大大简化。但是这项技术对于系统同时发生执行器故障和传感器故障并没有解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种控制系统执行器及传感器同时故障时的诊断方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种控制系统执行器及传感器同时故障时的诊断方法，包含以下步骤：

步骤1)，建立含m个传感器的系统故障模型：

y＝Cx+Gf_s

其中：x∈Rn是不可测系统状态向量，y∈Rn是可测系统输出向量，u∈Rn是可测系统输入向量；A、B、C、G均是将控制系统线性化并转化为状态空间模型时得到的适维矩阵，且(A，C)是可观的；f_s是传感器故障向量，为有界线性函数；Δ(t)代表系统不确定扰动；

通过增加状态变量z，将含m个传感器的系统传感器故障模型写成如下形式：

其中

步骤2)，建立含n个执行器的系统故障模型：

y＝Cx

其中，f_a为执行器故障向量，为有界线性函数；

将n个执行器的故障模型放进m个传感器的故障模型中，得到综合故障模型：

其中

步骤3)，分别为执行器故障、伪执行器故障即传感器故障设计故障观测器，然后组合成观测器组；