针对传感器故障容错控制方法研究.pdf

工程设计及标准 石 油 化 工 自 动 化 ，2OlO，6：14 AUTOMATION IN PETR0一CHEM ICALINDUSTRY 针对传感器故障的容错控制方法研究 李一强 ，王雪梅 (中国寰球工程公司 电控室 ，北京 100028) 摘要 ：随着对控制系统可靠性要求的提高，容错控制成为一个活跃的研究领域。针对非线性系统的传感器故障，依据主 动容错控制 的思想 ，设计出双重容错控制器切换的主动容错控制方法，解决 了传感器故障情况下系统 的容错控制问题 该方法 在故障诊断基础 ￡，利用诊断信息和历史数据估计并补偿故障对扩展卡尔曼滤波器的状态估计 的影 响，而后利用补偿后的状态 估计值‘，设计 出满足稳定条件 的状态反馈 的容错控制器 ，保证系统在传感器乘性故障的情况下能够安全运行 。为进一步改善动 态品质，根据扩展卡尔曼滤波器的状态估计与一步预测估计之问的偏差中所包含的故障信息，提出了一种 由多步预测值替代滤 波估值构成状态反馈的容错控制方法 ，从而排除传感器的故障影 响，改善 l『容错控制的动态性能 。同时，该方法还可有效解决 传感器加性故障的容错控制问题 。仿真结果验证 了该方法的有效性 。 关键词 ：非线性系统；传感器故障；主动容错控制；控制律切换 中图分类号 ：TP273 文献标志码 ：B 文章编号 ：1007—7324(2010)06—0014—04 StudyonFaultTolerantControlApproach forSensorFailure LiYiqiang，W ang Xuem ei (TheChinaHuanqiuContracting＆Eng．Corp．，Beijing，100028，China) Abstract：Ashigherrequirementsofcontrolsystem reliability，thefault—tolerantcontrolhasbecomean activeresearchfield．Basedontheideaofactivefaulttolerantcontrol，theactivefault—toleranteontrol methodofdoublefault—tolerantcontrollersswitchinghasbeendesignedtosolvethefault—tolerantcontrol ofthe system when sensorhasfault．Basedon faultdiagnosis，with the diagnostic information and historica1data。theeffectoffaulton extended theKalman filteriSestimatedandcompensated．Then withthecompensatedestimatedvalueofthestate，thefault—tolerantcontrollerwhich can satisfystate feedback in stablecondition hasbeendesigned，itcanensurethatthesystem couldoperatesafelywhen sensorsgeneratemultiplicativefailure，Furthermore，toimprovethedynamicquality，thefault—tolerant controlmethodwhichusesamulti—steppredictivevalueinsteadfilterisproposedtoform statefeedback basedonthefaultinformationwhichiScontainedinthedeviationsbetweentheestimationvaluesofstate andtheo