控制系统故障诊断概述分析.ppt

控制系统故障诊断技术;一、概述;一、概述;一、概述;一、概述;一、概述;一、概述;几个概念： 容错——容错（Fault-Tolerant）技术，是指当系统的某些部件失效时，这些部件在系统中的功能用其它部件完全代替或部分代替，使系统能保持规定的性能或不丧失最基本的性能（如保持稳定等）。系统的容错能力与系统的冗余（包括硬件冗余和解析冗余）是密切相关的。容错控制按其所采用的方式不同分为： (1) 硬件冗余：并行双重、三重冗余备份——并行冗余多采用热储备的多重方式，然后通过表决器进行冗余管理或采用中值（或均值）滤波公式减弱故障的影响。 (2) 解析冗余：鲁棒容错控制、重构容错控制、人工智能等。——利用控制系统不同部件之间的内在联系和功能上的冗余性，当系统的某些部件失效时，用其余完好部件部分甚至全部地承担其故障部件所丧失的作用，以维持系统性能在允许范围之内。 故障诊断——控制系统故障（Failure）可理解为导致系统出现不期望行为的任何异常现象，或系统中部分元器件功能失效而导致整个系统性能恶化的情况或事件。当系统发生故障时，系统中的各种量（可测的或不可测的）或它们中的一部分表现出与正常状态不同的特性，这种差异包含丰富的故障信息，如何找到这种故障的特征描述，并利用它来进行故障检测（detection）、分离（Isolation）就是故障诊断（Failure Diagnosis）的任务。;故障的种类： 从系统的结构分：传感器故障、执行器故障、控制器故障、被控对象故障； 从故障性质或程度分：缓变故障、突变故障、间歇故障、完全失效故障； 从故障间的相互关系分：单故障、多故障，独立故障、关联故障，整体故障、局部故障等。 故障诊断的研究内容： 故障的特征描述与提取——通过测量和一定的信息处理技术获取反应系统故障的特征描述的过程和方法； 故障的分离与估计——根据检测的故障特征确定系统是否出现故障（Detection）以及故障的部位（Isolation）和故障的程度的过程和技术； 故障的评价与决策——根据故障分离与估计的结论，对故障的危害及严重程度做出评价，进而做出是否停止任务??程及是否需要维修更换的决策。;控制系统故障的特征描述及获取方法—— 表征系统故障的特征量可以是： ①可测的系统输入输出信息； ②不可测（可估计）的状态变量； ③不可测（可估计）的模型参数向量； ④不可测（可估计）的特征向量； ⑤人的经验知识。 获取这些特征量的方法主要有： ①直接测量和观察； ②参数估计、状态估计或滤波与重构； ③对测量值进行某种信息处理。;故障探测与分离方法—— ①阈值逻辑法； ②多重模型假设检测法； ③贝叶斯决策函数法； ④特征量统计检验法； ⑤人工神经网络法 ⑥专家系统法； ⑦模式识别法； ⑧模糊数学法； ⑨逻辑代数法。;控制系统故障诊断方法—— 1．依赖于模型的方法： ①基于状态估计的方法； ②基于参数估计的方法； ③基于特殊模型的诊断法。 2．不依赖于数学模型的方法： ①基于直接可测信号的故障诊断方法（可测值或其变化趋势检查法、可测信号分析处理诊断法）； ②基于经验知识的故障诊断方法（专家系统、故障树、模式识别等）。;;;一、概述;一、概述;一、概述