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专利号: 2021109340348
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种低通讯和计算消耗的多AGV定距巡航系统故障检测方法,其特征在于,包括以下步骤:

a.构造包含AGV执行器故障的多AGV定距巡航系统离散时不变状态空间模型;

b.为降低通讯消耗,设置事件触发机制进行信息通讯;

c.基于事件触发机制的采样输出,设置可降阶观测的故障诊断观测器;

d.构造包含事件触发传输误差影响的误差系统和H∞/H∞型的性能指标,利用互内外分解和左互质分解求解事件触发机制下最优的残差生成器,使其对扰动鲁棒、对故障灵敏;

e.在无故障情况下,增广系统,根据未知扰动和控制输入对残差生成的影响程度,利用有限窗口下的均方根范数设计出残差评价函数和时变阈值生成器,确保多AGV定距巡航系统发生故障时故障可被及时检测。

2.根据权利要求1所述的低通讯和计算消耗的多AGV定距巡航系统故障检测方法,其特征在于,所述步骤a中构造包含AGV执行器故障的多AGV定距巡航系统离散时不变状态空间模型如下:

其中, 表示多AGV定距巡航系统k时刻的状态,是速度偏差和距离偏差组成的向量,w(k)是施加给多AGV定距巡航系统的控制信号,d(k)表示多AGV定距巡航系统所受的扰动,f(k)表示多AGV定距巡航系统中AGV小车的执行器故障,y(k)是多AGV定距巡航系统中的车间距离偏差和头车速度偏差,A+BwF、Bw、Bd、Bf、C、Dd均是适应维度的系统矩阵。

3.根据权利要求1所述的低通讯和计算消耗的多AGV定距巡航系统故障检测方法,其特征在于,所述步骤b中:

所述为降低通讯消耗,设计事件触发机制进行信息通讯的事件触发函数如下:其中, 为经零阶保持器处理后最近一次事件触发后传输的测量T 2

值,y(k)是当前多AGV定距巡航系统的输出测量值,Ω=MM是一个正定的加权矩阵,δ=ε是事件触发参数且满足δ∈[0,1),当 时,事件触发机制执行触发动作,将当前多AGV定距巡航系统的输出测量数据包由通信单元传输至远程故障诊断单元进行故障检测;

当 时,事件触发机制不执行触发动作,并丢弃当前多AGV定距巡航系统的输出测量数据包。

4.根据权利要求1所述的低通讯和计算消耗的多AGV定距巡航系统故障检测方法,其特征在于,所述步骤c中:

所述基于事件触发机制的采样输出,设计可降阶观测的故障诊断观测器,以减少在线运行的计算量的可降阶观测的故障诊断观测器如下:其中, 是诊断观测器的状态向量,s为观测器阶数,可低于多AGV定距巡航系统的状态空间维数n,w(k)是与上述多AGV定距巡航系统相同的输入向量, 是零阶保持器处理过后的均匀测量值向量, 是对测量信号的估计向量,r1(k)是所构建诊断观测器生*

成的残差向量且是由事件触发下的传输测量值 驱动生成的,V (k)是要设计的动态后置滤波器矩阵,此外,还需有 TA‑FT=LC,O=TBw‑LDw,F矩阵是稳定的,VC‑NT=0,Q=VDw条件成立。

5.根据权利要求1所述的低通讯和计算消耗的多AGV定距巡航系统故障检测方法,其特征在于,所述步骤d中,所述构造包含事件触发传输误差影响的误差系统和H∞/H∞型的性能指标,利用互内外分解和左互质分解技术来求解事件触发机制下最优的残差生成器,使其对扰动鲁棒、对故障灵敏,包括以下步骤:利用所述事件触发机制和可降阶观测的故障诊断观测器构造误差系统:其中,e(k)=Tx(k)‑z(k)表示估计误差向量, 表示事件触发下的传输误差向量, 表示降阶矩阵, 表示降阶矩阵的广义右逆矩阵,r(z)表示 变换* ◇ ‑1

后的r(k),K(k)=V (k)V,Gd‑r(z)=Dd+CT (zI‑F) (TBd‑LDd)表示扰动对残差生成的影响程◇ ‑1

度,Gf‑r(z)=Df+CT (zI‑F) (TBf‑LDf)表示故障对残差生成的影响程度,表示传输误差对残差生成的影响程度;

当上述误差系统建立完成后,再构造出H∞/H∞型的性能指标:当上述性能指标建立完成后,再利用互内外分解和左互质分解技术来求解事件触发下最优的残差生成器:

Wopt=K(z)=H

其中,Lopt表示最优的残差生成器观测器增益矩阵,Wopt表示最优的残差生成器K(z)矩阵, 且有广义左逆H°,X通过求解如下离散时间Riccati方程:

6.根据权利要求1所述的低通讯和计算消耗的多AGV定距巡航系统故障检测方法,其特征在于,所述步骤e中,所述在无故障情况下,增广系统,根据未知扰动和控制输入对残差生成的影响程度,利用有限窗口下的均方根范数设计出残差评价函数和时变阈值生成器,从而保证多AGV定距巡航系统发生故障时故障可被及时检测,包括以下步骤:在无故障情况下,增广系统:

其中,

再根据未知扰动和控制输入对残差生成的影响程度,利用有限窗口下的均方根范数设计出残差评价函数和时变阈值生成器:其中,γ1min=min(γ1),γ2min=min(γ2)表示满足条件:γ1>0,γ2>0,使得增广系统中||rd(k)||2≤γ1||d(k)||2、||rw(k)||RMS≤γ2||w(k)||RMS,并有 成立的最小值γ1min、γ2min,Jth表示阈值。

7.根据权利要求6所述的低通讯和计算消耗的多AGV定距巡航系统故障检测方法,其特征在于,所述时变阈值函数中γ1min=min(γ1),γ2min=min(γ2)的求解,是通过构造Lyapunov函数 并引入方程Jd和Jw求解而得:其中,Δ`V(k)=`V(k+1)‑`V(k)、Δ``V(k)=``V(k+1)‑``V(k)。