故障诊断与容错控制.ppt

动态系统故障诊断与容错控制的必威体育精装版进展与展望 提纲 1. 问题的背景 2. 典型应用与产品介绍 3. 学术机构与学术会议 4. 故障诊断技术的必威体育精装版进展 5. 容错控制理论的必威体育精装版进展 6. 发展方向展望 7. 附录：主要学术著作 1. 问题的背景 1.1 灾难性事故在不断发生 1) “东方号”飞船爆炸事故 前苏联宇航局准备于1960年11月份的“十月革命”纪念日那天发射首架“东方号”载人宇宙飞船，然而，灾难却在两周前、即1960年10月24日发生了。前苏宇航局高层官员、太空科学家们正在对“东方号”飞船进行最后调试时，飞船火箭突然发生了爆炸，当场炸死54人，其中包括前苏联陆军元帅米特鲁番·尼德林，这些人事实上都是被活活烧死的。作为这次爆炸的结果，前苏宇航局不得不推迟第一次载人航天飞行的日期，以便彻底检查和消除导致这次宇宙飞船爆炸的原因。如果“东方号”飞船火箭没爆炸，那么加加林就不是在1961年4月12日进入太空，而要早上5个月了。 2) 挑战者号航天飞机爆炸事故 1986年美国挑战者号航天飞机起飞时发生爆炸，7人遇难，直接损失12亿美元。 3) 东方化工厂爆炸事故 1997年北京东方化工厂发生乙烯装置起火爆炸事故，8人遇难，直接经济损失达十亿元人民币，间接损失无法估量。 4) 近年来打孔盗油事件频繁发生 如：2004年11月18日，延安市宝塔区南泥湾镇南一公里处的靖咸输油管线发生输油管线原油泄漏事故，喷发出的“油喷泉”有20多米高，上千吨原油外泄。12个小时后漏油处被封堵住。泄漏造成输油中断、交通中断、一些田地被毁，预计直接损失400万元以上。 1.2 复杂系统对可靠性要求越来越高 1) 复杂工业装置的规模和投资越来越大 ---上海赛科９０万吨乙烯工程投资９０亿元 ---嘉兴电厂期工程建设规模为4台60万千瓦燃煤发电 机 组及相应的配套设施，工程总投资102亿元。 2) 航天器、运载火箭的投资巨大 ---神舟”五号载人航天飞行花费１０亿人民币, 载人 航天工程到现在为止已超过十年，使用资金 １８０亿人民币左右。 3) 大型工业装置、军用装置等迫切需要: a) 提高其可靠性 b) 提高其可维护性 c) 对其可靠性进行动态评估 d) 延长大修时间 e) 大大减少灾难性事故的发生 4) 系统的可靠性与系统的规模成反比 1.3 故障诊断、容错控制等为提高 系统的可靠性开辟了新途径 在装置设计建造时，采用可靠性设计技术是提高整个系统可靠性的有效途径之一。 在装置投运以后，进一步提高可靠性与安全性的一个重要方法就是采用安全控制技术, 这是近十多年来国际上竞相发展的高新技术。此技术包括对大型装置的运行状态进行在线监控、数据校验和可靠性动态评估, 进而对装置故障进行检测、诊断与预报, 容错控制, 并实现预报维修。高性能的安全控制系统可以大大提高装置的正常运行率，减少维修时间与维修人员，减少不必要的备品备件，并且可以大大减少灾难性事故的发生。因此具有重大的社会与经济效益。 1.4 学术问题起源 1) 故障诊断 [1] Beard R V. Failure accommodation in linear systems through self-reorganization. Report MVT-71-1, Man Vehicle Lab, MIT, Cambridge, Massachusetts, 1971. [2] Mehra R K, Peschon J. An innovation approach to fault detection and diagnosis in dynamics. Automatica, 1971, 7: 637-640. 2) 容错控制 [1] Niederlinski A. A heuristic approach to the design of interacting multi-variable systems. Automatica, 1971, 7:691-701. ( 完整性控制) 2. 典型应用与产品介绍 1) T21/22次京沪高档车的LonWorks网络列车监控系统 监控的对象包括: 1） 列车各节车