[发明专利]一种基于delta算子的升压变换器执行器故障检测方法

权利要求书

1.一种基于delta算子的升压变换器执行器故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：建立升压变换器电路模型，构造增广向量，将微分方程转化为标准形式的状态方程；

步骤2：基于步骤1中的状态方程，给出升压变换器电路含有干扰和执行器故障时的一般系统模型；所述一般系统模型为基于delta算子的一般系统模型，其为：

其中，x(t)∈Rⁿ为状态向量，u(t)∈R^m为控制输入向量，y(t)∈R^q为可测输出向量，表示独立的高斯白噪声干扰，由干扰或建模误差引起的有界未知输入向量，是l₂[0，∞)范数有界的执行器故障向量；A_σ(t)、B_σ(t)、C_σ(t)、D_1σ(t)、D_2σ(t)、E_σ(t)、F_σ(t)均是具有适当维度的常实数矩阵；表示切换信号，用来指定在t时刻激活哪一个子系统；当σ(t)＝i时，表示第i个子系统被激活，假设切换信号是未知的，但其瞬时值是可知的；其中，delta算子定义如下：

式中，h≥0表示升压变压器电路模型的采样周期，且采样周期h是正标量；

步骤3：提出使用未知输入观测器作为残差信号发生器，针对动态估计误差系统构造一个增广向量，得到相应的动态估计误差系统：

所述步骤3中未知输入观测器作为残差信号发生器的模型为：

其中，z(t)∈Rⁿ是观测器状态，表示状态x(t)的估计值，是观测器输出，r(t)∈R^m表示残差信号；矩阵N_σ(t)、M_σ(t)、L_σ(t)、K_σ(t)是需要设计的观测器参数；

所述动态估计误差系统为：

其中，设σ(k)＝i，意味着第i个系统被激活，I+K_σ(t)C_σ(t)＝T_σ(t)，z_σ(t)＝L_σ(t)+N_σ(t)K_σ(t)，T_iA_i-N_i-Z_iC_i＝0，T_iB_i-M_i＝0，T_iD_1i-Z_iD_2i＝0，K_iD_2i＝0；

步骤4：针对步骤3中得到的动态估计误差系统，给出其全局指数稳定，且满足H_∞性能指标的充分条件，根据所述充分条件设计故障观测器的参数：

所述全局指数稳定，且满足H_∞性能指标的充分条件为：对于给定标量h＞0，μ_i＞1，ε₁＞0，ε₂＞0，γ＞0，如果存在正定对称矩阵P_i，P_j，矩阵G_i，H_i，Q_i，U_i，S_i，J_1i，J_2i，对于满足：

P_i≤μ_iP_j

U_iD_1i+R_iC_iD_1i-W_iD_2i＝0

R_iD_2i＝0

其中，

Ψ_11i＝(hα_i-1)P_i+I，Ψ_31i＝hG_iA_i+hH_iR_iC_iA_i+hH_iW_iC_i+G_i，

当开关信号σ(t)满时，动态估计误差系统渐进稳定且具有H_∞性能γ；

步骤5：根据步骤4所设计的故障观测器，设定阈值J_th，构造残差评价函数，判断系统是否出现故障。