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专利号: 2019113268389
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种针对切换系统的执行器和传感器故障估计设计方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:构建连续时间切换系统模型,完成相关准备工作,所述相关准备工作包括引入替换变量以及重构增广系统;

所述连续时间切换系统模型为:

其中,x(t)∈Rn, d(t)∈Rd,分别表示系统的状态向量、控制输入向量、可测输出向量、外部扰动向量;系统的执行器故障、传感器故障以及测量扰动分别由 表示,Rn表示n维实向量集,Ai,Bi,Ci,Di,Fi,Wi,Gi表示已知的具有适当维度的恒实矩阵;σi(t)是切换信号,需满足:σi(t):[0,∞)→{0,1},步骤2:针对步骤1所述连续时间切换系统模型,设计故障估计观测器,进行观测器参数设计,从而得到其增益矩阵;

所述故障估计观测器设计如下:

其中, 和 代表了观测器的状态,分别表示z(t),x(t), fa(t)和y(t)的估计,δ是一个可调参数,故障估计观测器的增益为步骤3:在线估计出系统的状态x(t)、执行器故障fa(t)、传感器故障fs(t)以及测量扰动ω(t)。

2.根据权利要求1所述的针对切换系统的执行器和传感器故障估计设计方法,其特征在于,所述步骤1中引入替换变量以及重构增广系统的过程如下:

2.1)引入变量η(t):

令η(t)=[ωT(t),fsT(t)]T, 则输出方程可以写成如下形式:其中,

2.2)引入变量

令 基于3.1)中改写的输出方程式(3),我们有:其中,

由输出方程式(4),得:

因此,

在式(5)两边同时加上 得到:其中,

因为 是满秩的,它的左逆存在用 来表示,则可知 因此存在使得 可得:

其中,

2.3)输出y(t)是可以测量的,而 是难以测量的,在上式(7)中,等号右边包含了为此,引入新的变量z(t):其中: 由(8)可得:

3.根据权利要求2所述的针对切换系统的执行器和传感器故障估计设计方法,其特征在于,所述步骤2故障估计观测器的系统状态误差及参数设计如下:

3.1)系统状态误差:

定义:

则有e(t)=ez(t),可得:可得:

3.2)定义: 则有:

其中,

定义 则由上式(14)可推出如下误差系统:

3.3)进行观测器参数设计:

情况1:当 时,误差系统式(15)是渐近稳定且满足H∞性能指针γ,也就是:情况2:当 时,若存在正定矩阵Pi=PiT>0,以及矩阵Qi,使得满足:其中, 对任意切换信号满足ADT约束条件:则误差系统(15)是稳定并满足H∞性能指标γ, 通过求解线性矩阵不等式(17),可得

4.1)中故障估计观测器中的增益矩阵为:

4.根据权利要求3所述的针对切换系统的执行器和传感器故障估计设计方法,其特征在于,所述步骤3中在线估计系统的状态 执行器故障fa(t)、传感器故障fs(t)以及测量扰动ω(t),所述传感器故障估计和测量扰动估计可以按照如下过程完成: