Fault diagnosis and fault-tolerant control for nonlinear systems with linear output structure

Article describes the process of fault diagnosis and fault-tolerant control for nonlinear systems with linear output structure

A Study of Military hardware Fault Detection and Diagnosis Based on Fuzzy Sets Theory

自有了工业生产以来就产生了设备故障诊断这一课题，但故障诊断技术作为一门学科是20世纪60年代以后为了适应工程实际需要而形成和发展起来的。原始的故障诊断由于设备的简单性和技术水平限制，维修人员主要依靠感官、经验和简单仪表来进行，随着传感器和计算机技术的发展，故障诊断技术涌现了各种方法，这些技术也广泛应用于国防工业和武器装备。但很多事物具有亦此亦彼的特征，也即具有模糊性，故障诊断领域同样如此。装备运转过程中，运行状况由无故障状态到故障状态是一个渐变过程，在此期间即非“完好”，也非“故障”。1965年，美国学者Zadeh提出了模糊集理论，人们就开始用这种理论研究故障诊断。以模糊集表示模糊语言能够准确...Since the industrial production appears, there emerges the topic of equipment fault diagnosis, and the fault diagnosis technology forms and develops since 1960s in order to adapt to the engineering practical needs. For the simplicity of the equipment and the equipment technical level limit, the maintenance personnel mainly rely on the senses, experience and the simple instrument for fault diagnosi...学位：工学硕士院系专业：信息科学与技术学院自动化系_系统工程学号：2322008115337

A Study of Military hardware Fault Detection and Diagnosis Based on Fuzzy Sets Theory

自有了工业生产以来就产生了设备故障诊断这一课题，但故障诊断技术作为一门学科是20世纪60年代以后为了适应工程实际需要而形成和发展起来的。原始的故障诊断由于设备的简单性和技术水平限制，维修人员主要依靠感官、经验和简单仪表来进行，随着传感器和计算机技术的发展，故障诊断技术涌现了各种方法，这些技术也广泛应用于国防工业和武器装备。但很多事物具有亦此亦彼的特征，也即具有模糊性，故障诊断领域同样如此。装备运转过程中，运行状况由无故障状态到故障状态是一个渐变过程，在此期间即非“完好”，也非“故障”。1965年，美国学者Zadeh提出了模糊集理论，人们就开始用这种理论研究故障诊断。以模糊集表示模糊语言能够准确...Since the industrial production appears, there emerges the topic of equipment fault diagnosis, and the fault diagnosis technology forms and develops since 1960s in order to adapt to the engineering practical needs. For the simplicity of the equipment and the equipment technical level limit, the maintenance personnel mainly rely on the senses, experience and the simple instrument for fault diagnosi...学位：工学硕士院系专业：信息科学与技术学院自动化系_系统工程学号：2322008115337

Research on Automobile Fault Diagnosis Expert System

专家系统是人工智能领域最为活跃和最富应用前景的一个分支，将专家系统应用于汽车故障诊断，它可以保存和利用专家的经验知识并结合有关汽车故障诊断方面的领域知识，提高故障诊断人员的经验水平，提高汽车故障诊断效率，适合于工程中这种多解性、创造性和复杂性问题的求解。特别是专家系统和面向对象方法的理论相结合而产生的新一代面向对象的专家系统，符合人类的思维习惯，方便对知识库的建立、维护和扩充，为专家系统的并行处理提供了基础，同时可以实现代码复用，缩短了专家系统的开发周期。本文通过以汽车故障诊断专家系统及其知识库、推理机为研究对象，具体的研究内容如下:1、全面地介绍了汽车故障诊断的概念及其国内外发展状况，对专家...Expert system is a branch of artificial intelligence, which is the most active and most impossible to be applied in prospect. While expert system is applied to the auto fault diagnose, it may preserve and make use of the experiential knowledge of the specialist, as well as integrate it with the domain knowledge of auto fault diagnosis, and therefore could enhance the fault diagnosis’s level, impro...学位：工学硕士院系专业：计算机与信息工程学院自动化系_系统工程学号：20023103

Research on the method of fault diagnosis and fault-tolerant control for the F - 16 fighter model

固定翼飞机是世界上使用频率最高的飞行器之一，人们对于其控制系统的安全可靠性要求越来越高，而故障诊断与容错控制技术是提高飞机可靠性的有效途径。在最近几十年里，F-16战斗机一直是世界上最成功的轻型战斗机机种之一，拥有复杂的控制系统，对于飞机控制系统的故障诊断与容错控制方法研究具有较强的适用性。本论文针对F-16战斗机简化的线性状态空间模型设计了适用性更强的故障诊断方法和容错控制方法，提升了对F-16战斗机系统的控制稳定性。本论文所做的主要工作如下： 首先，针对简化的F-16战斗机线性状态空间模型构建了执行器乘性故障模型用于故障诊断与容错控制器设计。F-16战斗机模型拥有5个执行器，其每个执行器...Fixed-wing aircraft is one of the most frequently used aircraft in the world so that the requirements for the safety and reliability of the aircraft control system are increasing day by day, and in the last few decades,fault diagnosis and fault-tolerant control technology is an effective way to improve the reliability of the aircraft. Among them.F-16 fighter as one of the world's most successful l...学位：工程硕士院系专业：航空航天学院_工程硕士(控制工程)学号：2322014115335

Integrated design of fault diagnosis and active fault-tolerant control for submarine control systems

潜艇是展示国家军事实力的一个重要法宝，在现代和未来的海战中有着举足轻重的作用。软件漏洞问题、线路意外故障、人为恶意损毁、器件容易老化、操作有误以及外界不可避免的灾害等原因都会导致潜艇控制系统发生故障。因此在考虑控制器的设计时必需将执行器故障因素考虑进去这样得到的控制器才能有效应对潜艇不可预知的故障情况。本文以潜艇垂直面运动模型作为研究的控制系统，提出了两种集成故障诊断与容错控制设计方案。其中，故障诊断技术中采用结合观测器与自适应参数跟踪的基于模型的故障诊断方法，在容错控制技术中采用的是解析容错控制下的主动容错控制。本文的研究成果如下： 首先，研究了故障诊断与自适应状态反馈容错控制的集成设计方...Submarine is an important magic weapon to show the country's military strength. It is very important in naval warfare now on and in the future. Combined with software vulnerabilities, fault, artificial malicious damage, accidental device easy to aging, wrong operation and the outside world disasters, all of them will leads to submarine control system failure inevitably. Consequently, it is very ne...学位：工学硕士院系专业：信息科学与技术学院_控制理论与控制工程学号：2322012115303

Research of Sensor Faults Detection Based on Particle-Filtering methods

传感器故障诊断一直以来都是工业界与学术界研究的热点话题。由于传感器通常安装在现场，一般在工作一段时间以后，其性能会受到现场恶劣环境的影响，甚至发生故障。据统计，在控制系统的各种故障中，传感器和执行器的故障占80%左右，所以在控制系统的诊断中，首先应进行传感器的故障诊断，对其状态进行有效的监视和评估。 本文研究的内容主要为：针对非线性系统中的传感器故障问题，提出了一种基于粒子滤波与假设检验方法的故障诊断算法，对几种常见类型的传感器故障进行在线、实时诊断。通过使用一组粒子滤波器来获取系统当前的状态和输出的估计值，并与传感器真实的量测值进行比较。并用序贯概率比检验法和广义最大似然法则分析、辨识具体...Sensor fault diagnosis has been a hot topic of industry and academic research. Since the sensors are usually installed in the industry field, while working for some time, the performances of them will be affected by the harsh environment of the scene, or even be failure. According to the research, about 80% of the failures in the control system are sensors and actuators failures. So for the fault...学位：工程硕士院系专业：航空航天学院_工程硕士(控制工程)学号：2322013115334

Research on Methods of Modeling and Fault Diagnosis for Micro Direct-Current Motors

直流微电机以体积小、重量轻、便于控制等优点被广泛应用于生产消费领域，在微型精密仪器中尤为重要。为了保证产品出厂品质，生产过程必须对直流微电机进行100%检测。目前检测主要依靠人工的经验来判断电机的好坏，其工作量大，生产效率低，漏检现象严重，导致电机出厂质量不稳定。因此有必要寻找一种简便和可靠的直流微电机在生产线上的故障检测技术。该技术即可以对出厂前的直流微电机进行自动在线检测，以保证直流微电机的出厂合格率；又可以推广应用于其他永磁直流电机的故障检测与诊断。 通过分析空载下直流电机的动态数学模型，假设稳态下dω⁄dt=0，推导出永磁直流电机稳态电枢电流的解析式，其揭示了电枢电流与电...Micro direct-current motors (MDCMs) are increasingly used in industry fields and consumption fields, especially in micro precision instruments. Compared to other motors, smaller size and simpler control scheme are achieved. MDCMs must be screened at 100% detection efficiency on the production line to ensure the quality of outgoing products. Currently, fault detection of motor is mainly based on th...学位：工学博士院系专业：物理与机电工程学院_机械电子工程学号：1992012015387

Application of Complex Three-Order Cumulants to Fault Diagnosis of Hydraulic Valve

为了提高故障诊断正确率,提出了一种基于复数三阶累积量的机械故障诊断方法.三阶累积量的不同定义的复数形式包含了信号间不同的耦合信息,利用这些信息进行了故障诊断.在溢流阀故障诊断实验中,利用这些不同的耦合信息,通过二维小波在不同的方向上对故障信号和正常信号进行特征提取,然后将这些特征值输入支持向量机进行故障判别.实验结果表明,上述方法可以提高故障诊断正确率.同时还对实数三阶累积量也进行了相同的实验,这些实验所取得的诊断效果证明了采用本文方法的有效性.In order to improve the correction rate of fault diagnosis,one method of mechanical fault diagnosis based on complex three-order cumulants was proposed.The complex forms with different definitions of three-order cumulants included different coupling information of signals,which was used to diagnose fault.In the experiment on the fault diagnosis of overflow valve,using the different coupling information,the features of fault signals and normal signals were extracted by 2-D wavelet in different directions,and then they were input into support vector machine to diagnose the fault.The experiment results show that this method can improve the correction rate of diagnosis.Furthermore,the same experiment was performed on the real three-order cumulants,and the results verify the effectiveness of the method proposed in this paper.国家自然科学基金资助项目(50975098

航天器传动部件振动数据稀疏多分类智能故障诊断

针对航天器传动链机械零部件发生故障时训练数据稀缺以及信号的强非平稳\非线性特点,提出了动态数据驱动的子空间稀疏多分类智能故障诊断算法。首先对采集的单一传感器动态信号进行分形小波变换,生成常规和非常规二进小波尺度。然后对生成的各子空间提出基于故障能量指标的稀疏多分类器,以监测部件的故障特征频率为搜索目标,在子空间的包络解调谱上计算特征频率及其倍频附近的能量峰值,导出特定故障模式的稀疏评价指标,以各种故障模式的最大值识别和判定故障类型。所提出的算法完全实现了无人工监督的智能故障诊断。最后以航天器轴承故障诊断为例验证了该算法的有效性。所研究算法的泛化能力较强,技术路线同样适用于其他航天器传动部件的在线监测与故障智能预警。国家自然科学基金项目(编号:51605403);;广东省自然科学基金项目(编号:2015A030310010);;北京卫星环境工程研究所2017年度创新基金资助项目(编号:CAST-BISEE2017-008