【正文】 2023年 3月 上午 9時 12分 :12March 27, 2023 1業(yè)余生活要有意義，不要越軌。 09:12:1609:12:1609:12Monday, March 27, 2023 1知人者智，自知者明。 上午 9時 12分 16秒 上午 9時 12分 09:12: 楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。 :12:1609:12:16March 27, 2023 1意志堅強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。 , March 27, 2023 很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。 2023年 3月 27日星期一 上午 9時 12分 16秒 09:12: 1比不了得就不比，得不到的就不要。 09:12:1609:12:1609:123/27/2023 9:12:16 AM 1以我獨沈久，愧君相見頻。 Hunan University of Technology Parameter Estimation Approach 采用參數(shù)估計法實現(xiàn) FDI的基本步驟 ? 建立過程的物理關(guān)系模型； ? 計算正常模型（無故障參考模型）的物理參數(shù)； ? 確定模型系數(shù)與過程物理參數(shù)之間的關(guān)系； ? 由可測量的輸入輸出信號，在線估計過程的模型系數(shù)； ? 基于模型系數(shù)的標(biāo)稱值，建立系統(tǒng)的故障模型，即給出故 障與模型系數(shù)之間的聯(lián)系；并基于模型系數(shù)的變化及故障 模型進(jìn)行故障的決策，判斷是否發(fā)生了故障； ? 進(jìn)行故障診斷，確定故障的類型、位置和大小。 。 { 1 , 2 , ..., }TiiD FI k v r k i m??對于一個特定的 r(k)，可以通過計算 DFIi(k)的 m個值來識別不 正常工作的傳感器。對于一個受控系統(tǒng)來說，uR是已知執(zhí)行器控制命令u(t)的執(zhí)行器響應(yīng)。按照發(fā)生形式的不同主要研究過程元部件故障 (process faults)、 傳感器故障 (sensor faults) 以及執(zhí)行器故障 (actuator faults) u ( t ) u R ( t ) y R ( t )輸出執(zhí)行器 系統(tǒng)動態(tài) 傳感器輸出 測量輸出執(zhí)行 開環(huán)系統(tǒng)模型 ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )RRRx t Ax t Bu ty t C x t D u t???? ???系統(tǒng)動態(tài)可用狀態(tài)空間模型描述 Hunan University of Technology Modeling of Fault 當(dāng) (過程）元部件發(fā)生故障時 執(zhí)行u ( t )f ( t )元部件故障參數(shù)故障輸出系統(tǒng)動態(tài)cy ( t )RR （過程）元部件故障可以視為系統(tǒng)中一些條件的改變而使動態(tài)關(guān)系變?yōu)闊o效的情形，如在三容器中一個水容器出現(xiàn)漏洞。如果數(shù)據(jù)丟失、出錯、故障等可 以用冗余恢復(fù)數(shù)據(jù) ? 硬件冗余（ hardware redundancy）： 用同樣的硬件重構(gòu)過程 的元部件。 ? 監(jiān)控 (supervision)：對物理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，并且當(dāng)他發(fā)生故障時采取適當(dāng)?shù)拇胧?，以維持其運行。其形成原因主要是因為系統(tǒng)的工作條件（含零部件）不正常而產(chǎn)生的。通過參數(shù)調(diào)節(jié)，或修復(fù)零部件，又可恢復(fù)正常功能 ? 二是功能失效 。 ? 誤報 (false alarm)：系統(tǒng)沒有發(fā)生故障而報警。特點是可靠性高、故障分離直接，但成本過高 ? 解析冗余 (analytical redundancy)：與硬件冗余相對應(yīng)，指通過 用解析方式表示的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型來產(chǎn)生冗余信號 Hunan University of Technology Basic Concepts of Fault Diagnosis Technique Basic Concepts of Fault Diagnosis Technique Hunan University of Technology Co m p o n en t( h ar d war e )Red u n d an tco m p o n en t 0 : fa u lt= 0 : fa u lt fr eeFig. Schematic description of the hardware redundancy scheme 如果過程元部件的輸出不同于其硬件冗余的輸出，則過程元部件被檢測出有故障發(fā)生 冗余信號的產(chǎn)生往往是成功實現(xiàn)故障診斷的一個關(guān)鍵 Fault Classification ☆按照發(fā)生部位的不同可分為 過程（元部件）故障 (process/ponent faults) 傳感器故障 (sensor faults) 執(zhí)行器故障 (actuator faults) ☆按照時間特性的不同可分為 突變故障 (abrupt faults) 緩變故障 (incipient faults) 間隙故障 (intermittent faults) ☆按照發(fā)生形式的不同可分為 加性故障 (additive faults) 乘性故障 (multiplicative faults) Hunan University of Technology 2. Some Problems of FD Technique ☆ 按照發(fā)生部位的不同劃分 ? 過程故障（ process faults）： 被控對象中的某些元部件甚 至是子系統(tǒng)發(fā)生異常 ? 傳感器故障（ sensor faults）： 控制回路中用于檢測被測量的傳感器發(fā)生卡死、恒增益變化或恒偏差而不能準(zhǔn)確獲取被測量信息，具體表現(xiàn)為對象變量的測量值與其實際值之間的差別 ? 執(zhí)行器故障（ actuator faults）： 控制回路中用于執(zhí)行控制命令的執(zhí)行器發(fā)生卡死、恒增益變化或恒偏差而不能正確執(zhí)行控制命令，具體表現(xiàn)為執(zhí)行器的輸入命令和它的實際輸出之間的差別 Hunan University of Technology Fault Classification ☆ 按照時間特性的不同劃分 ? 突變故障 (abrupt faults)：參數(shù)值突然出現(xiàn)很大偏差，事先不可監(jiān)測和預(yù)測的故障 ? 緩變故障 (incipient faults)：又稱為軟故障，指參數(shù)隨時間的推移和環(huán)境的變化而緩慢變化的故障 ? 間隙故障 (intermittent faults)：由于老化、容差不足或接觸不良引起的時隱時現(xiàn)的故障 Hunan University of Technology Fault Classification ☆ 按照發(fā)生形式的不同劃分 ? 加性故障 (additive fault)：作用在系統(tǒng)上的未知輸入，在系統(tǒng)正常運行時為零。在一些情形下，故障可以表達(dá)為系統(tǒng)中參數(shù)的變化 ( ) ( ) ( ) ( )Rpx t Ax t Bu t f t? ? ? Hunan University of Technology Modeling of Fault 當(dāng)傳感器發(fā)生故障時 一般說來，系統(tǒng)的實際輸出 yR(t)是不能直接得到的，通常用傳感器獲得系統(tǒng)測量輸出。與傳感器故障情況類似，不同的執(zhí)行器故障情況可以由一個合適的故障函數(shù) fa(t)來表示 u ( t )f ( t )執(zhí)行器故障u ( t )執(zhí)行器執(zhí)行輸出aR 執(zhí)行器有故障時系統(tǒng)動態(tài)圖 ( ) ( ) ( )Rau t u t f t?? Hunan University of Technology Modeling of Fault 考慮系統(tǒng)所有可能的傳感器故障、元部件故障和執(zhí)行器故障，系統(tǒng)模型可描述為： ( ) ( ) ( ( ) ( ) ) ( )( ) ( ) ( ( ) ( ) ) ( ) ( )a d p pa d s p px t A x t B u t f t E d E f ty t C x t D u t f t F d f t F f t? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( )dfdfx t A x t B u t E d t E f ty t C x t D u t F d t F f t? ? ? ?? ? ? ?通常寫成如下狀態(tài)空間描述的一般形式： 輸入－輸出描述形式為： ( ) ( ) ( ) ( ) ( )ufy p G p u p G p f p?? Hunan University of Technology Modeling of Fault 如果把建模不確定性考慮進(jìn)去，那么用于殘差生成器完整的狀態(tài)空間模型就變成： ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )dfffx t A A x t B B u t E d t E f ty t C C x t D D u t E d t F f t? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?其輸入 輸出一致性模型變?yōu)椋? ( ) ( ( ) ( ) ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )u u d fy p G p G p u p G p d p G p f p? ? ? ? ? Hunan University of Technology Observerbased Approach 3 Basic Principles Modelbased Fault Diagnosis 系 統(tǒng)模 型 濾 波 器ufyrH觀測器?y y? 基于觀測器方法的殘差生成器原理 Observerbased Approach Hunan University of Technology ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( )dfdfx t A x t B u t E d t E f ty t C x t D u t F d t F f t? ? ? ?? ? ? ? (1) ? ? ?( ) ( ) ( ) ( ( ) ( ) )? ?( ) ( ) ( ) ( ) ( )