控制系统的故障诊断和容错控制PDF电子书下载

目录 1

《电气自动化新技术丛书》序言 1

前言 1

第1章 绪论 1

1.1控制系统故障诊断和容错控制的意义 1

1.2控制系统故障诊断和容错控制的概念和任务 3

1.2.1 控制系统故障诊断的概念和任务 3

1.2.2 容错控制的概念和任务 4

1.3控制系统故障诊断和容错控制的历史回顾 4

1.3.1故障诊断技术的历史回顾 5

1.3.2容错控制的发展情况 13

第2章 控制系统故障的模型化 22

2.1控制系统运行行为的描述 22

2.2控制系统运行行为的统计特性 24

2.3控制系统故障的数学表示 26

2.3.1传感器故障模型 27

2.3.2执行器故障模型 28

2.3.3系统状态故障模型 29

2.4系统故障模型的相互转化 29

2.5故障的可检测性 31

2.5.1状态突变的可检测性 32

2.5.2输入突变的可检测性 34

2.5.3输出突变的可检测性 35

第3章 故障的统计检测原理 37

3.1二元假设检验 37

3.2多元假设检验 49

3.3复合假设检验 53

3.4数据窗检验 58

3.5序贯概率比检验 64

第4章 基于数学模型的控制系统故障诊断 70

4.1基于数学模型的故障诊断原理 70

4.1.1基本原理 70

4.1.2检测滤波器的设计 76

4.2.1冗余方程的建立及残差产生的简单方法 88

4.2残差产生的方法 88

4.2.2基于观测器和一致空间法的残差产生及等价性 99

4.2.3基于观测器法和参数辨识法产生残差的关系 105

4.3故障决策的阈值选取原则 107

4.3.1根据元部件的允差选取阈值 108

4.3.2利用统计原理选取阈值 109

4.3.3代价函数法 113

4.4基于初始状态估计的故障诊断 116

4.4.1初始状态估计 116

4.4.2系统的故障诊断 119

4.5传感器失效的两级诊断法 124

4.5.1问题的描述 124

4.5.2故障检测 125

4.5.3故障估计 127

4.6具有参数不确定的系统的故障诊断 130

4.6.1具有未知输入的卡尔曼滤波器 131

4.6.2具有传感器故障和参数不确定性的模型表示 133

4.6.3传感器故障检测 134

4.7大系统的故障诊断 136

4.7.1大系统的分解及故障模型描述 136

4.7.2系统的故障检测与估计 137

4.7.3离散系统故障的检测与诊断 141

4.8带噪声大系统的故障诊断 143

4.8.1系统的重叠分解 143

4.8.2故障诊断 144

第5章 基于人工智能的故障诊断方法 152

5.1 神经网络用于故障诊断的结构 152

5.2基于神经网络的故障诊断 153

5.2.1 BP网用于故障诊断的方法 153

5.2.2 Hopfield网用于故障诊断的方法 156

5.2.3自适应谐振理论（ART）用于故障诊断的方法 163

5.2.4基于B样条网络的故障诊断方法 169

5.3.1故障诊断的特点 172

5.3基于图论的控制系统诊断问题的建模 172

5.3.2故障诊断问题的图论模型 173

5.3.3基于图论的知识表示方法 175

5.3.4基于图论的故障诊断问题的知识获取 177

5.4基于图论的控制系统诊断问题的求解 183

5.5基于信息融合的控制系统故障诊断过程 185

5.6基于M-ary分布的故障诊断策略 187

5.6.1问题的描述 188

5.6.2 M-ary的故障决策方法 189

5.7基于故障树模型诊断的理论基础 191

5.7.1基于故障树诊断的图论模型 191

5.7.2电动机不转故障树的图论模型 200

5.8基于故障树模型的诊断技术 202

5.8.1基于故障树模型诊断的知识表示 202

5.8.2基于故障树模型的推理 204

5.9组合智能故障诊断方法 212

6.1容错控制系统的构成 214

第6章 容错控制 214

6.2故障系统的状态估计 215

6.2.1传感器故障时的状态估计 215

6.2.2执行器故障时的状态估计 216

6.3控制器重构设计 222

6.3.1状态反馈控制器重构设计 222

6.3.2动态补偿控制器重构设计 228

6.4完整性控制器设计 231

6.4.1基于线性状态反馈的完整性控制器设计 231

6.4.2基于非线性状态反馈的完整性控制器设计 236

6.4.3参数空间法的完整性控制器设计 239

6.5基于自适应控制的容错控制器设计 250

6.6基于人工智能的容错控制系统设计 254

6.6.1递阶智能容错控制 254

6.6.2基于神经元的容错控制系统设计 256

6.7.1简单系统的性能 260

6.7容错控制系统的性能评估与分析 260

6.7.2容错控制系统的性能 261

第7章 控制系统故障诊断和容错控制技术的应用 268

7.1发动机传感器的故障检测 268

7.1.1 采用卡尔曼滤波器进行故障检测与分离的理论 268

与方法 268

7.1.2双轴涡轮喷气发动机传感器的故障检测 269

7.2造纸过程的容错控制系统设计 272

7.2.1 未知输入观测器（UIO）及基于UIO的故障 273

诊断 273

7.2.2造纸过程定量环节的容错控制 276

7.2.3仿真研究及实验分析 280

7.2.4结论 282

7.3飞机着陆系统的容错导航设计 285

7.3.1运动方程的建立 285

7.3.2状态估计和故障检测算法 288

7.3.3仿真结果 291

7.3.4结论 293

7.4 INS/GPS组合导航系统故障的检测与诊断 293

7.4.1 INS/GPS组合导航系统模型和测量模型 297

7.4.2 INS/GPS组合导航系统故障检测与卡尔曼滤波 300

修正算法 300

7.4.3应用实例 303

7.5卫星姿态控制系统的故障诊断和校正 305

7.5.1用于对地观测的多功能平台 305

7.5.2故障检测和隔离方法 306

7.5.3技术检验 308

7.5.4功能检验 308

7.6捷联惯性导航系统软故障的诊断 318

7.6.1软故障对导航性能的影响 319

7.6.2软故障的检测与修正 322

7.6.3仿真与结论 326

参考文献 329