【正文】 故障檢測(cè)濾波器的動(dòng)態(tài)方程 ))()(()()()(. tytyLtButxAtx ??? ???? () ))()()(())()(()( tDutxCtyVtytyVtr ????? ?? () 其動(dòng)態(tài)是基于 ),()( ddd FCEAsG ? 的假設(shè)。此外，并不是每一個(gè)優(yōu)化解決方案，解決了特定的優(yōu)化問題之后，也可以適用于解決其他的優(yōu)化問題。 作出如下假設(shè)： .1A ),( AC 是檢測(cè)的值。 ),( DCBA 表示系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型，其傳遞函數(shù)矩陣為 BAsICDG s 1)( ???? 。 至此，一個(gè)描述故障檢測(cè)模型的前期工作完成了，此模型 是一個(gè)極好解決的干擾解耦問題的成果。實(shí)際目的是找出合適的故障檢測(cè)系統(tǒng)，所以： ??? ?? ( m in )最小定性模型的不 確 ( m a x )最大度故障 靈 障 也可表示為： ( m in )最小度故障 靈 障 定性模型的不 確].[ ?A 或者 ( m i n )最小度故障 靈 障定性模型的不 確].[ ??B 這樣實(shí)際問題就得到了簡(jiǎn)化，從而形成了解決問題的 ][A 、 ][B 簡(jiǎn)化方案。第四章是對(duì)模型的仿真，利用 SimulinkMa tlab/搭建模型，并得到仿真結(jié)果。 通過檢測(cè)監(jiān)視、故障分析等，在設(shè)備結(jié)構(gòu)修改、優(yōu)化設(shè)計(jì)合理制造及生產(chǎn)過南通大學(xué)杏林學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 程方面，能夠提供數(shù)據(jù)和信息，最終達(dá)到故障檢測(cè)的要求。判別故障檢測(cè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要有：故障檢測(cè)的及時(shí)性、故障檢測(cè)的靈敏度、故障的誤報(bào)率和漏報(bào)率和故障檢測(cè)系統(tǒng)的魯棒性等。故障檢測(cè)的研究的領(lǐng)域，就是使工程檢測(cè)監(jiān)控能力強(qiáng)大化和復(fù)雜精細(xì)系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)化研究的重要領(lǐng)域。 倒立擺系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 現(xiàn)如今一系列關(guān) 于倒立擺的研究主要集中在亞洲，如中國(guó)的北京師范大學(xué)、等；韓國(guó)的釜山大學(xué)等，此外，俄羅斯的圣彼得堡大學(xué)、美國(guó)的東佛羅里達(dá)大學(xué)、俄羅斯科學(xué)院、波蘭的波茲南技術(shù)大學(xué)、意大利的佛羅倫薩大學(xué)也對(duì)這個(gè)領(lǐng)域有持續(xù)的研究。 在現(xiàn)實(shí)社會(huì)和日常生產(chǎn)生活中，由于各類場(chǎng)所的需要，加快對(duì)故障的反應(yīng)速度和檢測(cè)的準(zhǔn)確度，以及對(duì)故障的快速修復(fù)能力，人類大量在機(jī)器人、高空飛行器及配套火箭推進(jìn)系統(tǒng)、衛(wèi)星及相關(guān)功能的故障檢測(cè)上投入大量人力物力進(jìn)行實(shí)踐研究，以期望能得到最佳效果，而其中，倒立擺研究是眾多研究人員所喜愛的。然后，針對(duì)倒立擺系統(tǒng)建立其機(jī)理模型。 關(guān)鍵詞 ： 倒立擺，最優(yōu)故障檢測(cè)，故障靈敏度，極點(diǎn)配置 南通大學(xué)杏林學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) II ABSTRACT Inverted pendulum system and biped robot, rocket, detection systems and various types of servo systems are very similar, therefore, observer based optimal fault detection design of r inverted pendulum system is of great significance. The core of the optimal fault detection is to make a trade off between fault sensitivity and robustness of model uncertainty. First, the optimal fault detection method is conducted indepth and the design prerequisite is determined. Then, according to the mechanism of inverted pendulum system, the open loop model is established. Furthermore, due to the instability of the system, pole placement method is employed to make the system stable. Finally, simulation is used to determine the correctness and accuracy of the model, and the effectiveness of the observerbased optimal fault detection method is verified. Key words: inverted pendulum, optimal fault detection, fault sensitivity, pole placement 南通大學(xué)杏林學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) III 目 錄 摘 要 ........................................................................................................... I ABSTRACT .....................................................................................................II 第一章 緒論 .................................................................................................. 1 課題背景及意義 ............................................................................................................. 1 課題背景 ............................................................................................................... 1 意義及主要應(yīng)用 ................................................................................................... 1 倒立擺系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 ..................................................................................................... 2 故障檢測(cè)方法研究的現(xiàn)狀 ............................................................................................. 3 本論文主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排 ................................................................................. 4 第二章 最優(yōu)故障檢測(cè)方法 .......................................................................... 6 故障靈敏度 ..................................................................................................................... 6 系統(tǒng)描述 ......................................................................................................................... 7 過程模型 ............................................................................................................... 7 殘差產(chǎn)生器 ........................................................................................................... 7 預(yù)備知識(shí) ......................................................................................................................... 9 問題描述 ......................................................................................................................... 9 兩個(gè)定理 ....................................................................................................................... 10 基于狀態(tài)空間的故障檢測(cè)濾波器 ............................................................................... 13 第三章 倒立擺故障檢測(cè)系統(tǒng)建模 ............................................................ 16 倒立擺系統(tǒng) ................................................................................................................... 16 倒立擺系統(tǒng)組成 ................................................................................................. 16 四個(gè)多變量 ......................................................................................................... 17 非線性系統(tǒng)模型 ........................................................................................................... 17 模擬系統(tǒng) ....................................................................................................................... 18 LCF 的一般模型 ........................................................................................................... 19 模型不定量 ......................................................................................................... 20 模擬故障 ............................................................................................................. 20 閉環(huán)模型 ....................................................................................................................... 21 觀測(cè)器 ................................................................................................................. 21 干擾補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)反饋控制器 ............................................................................. 21 極點(diǎn)配置 ..................................................................