1.一种基于delta算子的升压变换器执行器故障检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:建立升压变换器电路模型,构造增广向量,将微分方程转化为标准形式的状态方程;
步骤2:基于步骤1中的状态方程,给出升压变换器电路含有干扰和执行器故障时的一般系统模型;所述一般系统模型为基于delta算子的一般系统模型,其为:n m q
其中,x(t)∈R 为状态向量,u(t)∈R 为控制输入向量,y(t)∈R 为可测输出向量。
表示独立的高斯白噪声干扰, 由干扰或建模误差引起的有界未知输入向量, 是l2[0,∞)范数有界的执行器故障向量;Aσ(t)、Bσ(t)、Cσ(t)、D1σ(t)、D2σ(t)、Eσ(t)、Fσ(t)均是具有适当维度的常实数矩阵;σ(t): 表示切换信号,用来指定在t时刻激活哪一个子系统;当σ(t)=i时,表示第i个子系统被激活,假设切换信号是未知的,但其瞬时值是可知的;其中,delta算子定义如下:式中,h≥0表示升压变压器电路模型的采样周期,且采样周期h是正标量;
步骤3:提出使用未知输入观测器作为残差信号发生器,针对动态估计误差系统构造一个增广向量,得到相应的动态估计误差系统;
步骤4:针对步骤3中得到的动态估计误差系统,给出其全局指数稳定,且满足H∞性能指标的充分条件,根据所述充分条件设计故障观测器的参数;
步骤5:根据步骤4所设计的故障观测器,设定阈值Jth,构造残差评价函数,判断系统是否出现故障。
2.根据权利要求1所述的基于delta算子的升压变换器执行器故障检测方法,其特征在于,所述步骤1中升压变换器电路模型为一个脉冲宽度调制驱动的升压变换器电路,用es(t)表示电源,L表示电感,C表示电容,负载电阻用R表示,开关S由PWM装置控制,每个周期T最多可切换一次;其状态方程为:其中,
3.根据权利要求1所述的基于delta算子的升压变换器执行器故障检测方法,其特征在于,所述步骤3中未知输入观测器作为残差信号发生器的模型为:n
其中,z(t)∈R是观测器状态, 表示状态x(t)的估计值, 是观测器输出,rm
(t)∈R表示残差信号;矩阵Nσ(t)、Mσ(t)、Lσ(t)、Nσ(t)是需要设计的观测器参数。
4.根据权利要求3所述的基于delta算子的升压变换器执行器故障检测方法,其特征在于,所述动态估计误差系统为:
其中,设σ(k)=i,意味着第i个系统被激活,I+Nσ(t)Cσ(t)=Tσ(t),Zσ(t)=Lg(t)+Nσ(t)Nσ(t),TiAi‑Ni‑ZiCi=0,TiBi‑Mi=0,TiD1i‑ZiD2i=0,KiD2i=0。
5.根据权利要求4所述的基于delta算子的升压变换器执行器故障检测方法,其特征在于,所述全局指数稳定,且满足H∞性能指标的充分条件为:对于给定标量h>0,μi>1,ε1>0,ε2>0,γ>0,如果存在正定对称矩阵Pi,Pj,矩阵Gi,Hi,Qi,Ui,Si,J1i,J2i,对于满足:
Pi≤μiPj
UiD1i+RiCiD1i‑WiD2i=0RiD2i=0
其中,
Ψ11i=(hαi‑1)Pi+I,Ψ31i=hGiAi+hHiRiCiAi+hHiWiCi+Gi,当开关信号σ(t)满 时,动态估计误差系统渐进稳定且具有H∞性能γ。
6.根据权利要求5所述的基于delta算子的升压变换器执行器故障检测方法,其特征在于,所述故障观测器的参数可由下列等式求得:。
7.根据权利要求1所述的基于delta算子的升压变换器执行器故障检测方法,其特征在于,所述残差评价函数为:
式中 ,t0表示初始评估时间瞬间,t是评估时间的 步长 ,则阈值为:
8.根据权利要求7所述的基于delta算子的升压变换器执行器故障检测方法,其特征在于,根据以下逻辑判断故障是否发生: