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专利号: 2019106694358
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种强噪声下的运动控制系统多重故障辨识方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤1),确定运动控制系统传递函数;

通过系统辨识,确定运动控制系统传递函数如式(1)所示:其中G(s)为运动控制系统的传递函数,K、Ts为辨识出来的参数;

步骤2),建立运动控制系统状态空间方程并离散化,过程如下:

2.1)将上述传递函数转换为状态空间方程并对其离散化,并考虑系统中存在执行器攻击、传感器攻击以及白噪声的情况:其中A为系统的状态矩阵,B为输入矩阵,x表示系统状态量,u为系统输入,wi表示白噪声,fa表示执行器攻击,fs表示传感器攻击,E和D表示攻击增益矩阵;

2.2)对系统进行增广,将fs作为新的状态变量,令 得到增广后的状态空间方程:

其中,

步骤3),利用小波变换对含有攻击及白噪声的输出信号进行去噪;

小波变换方法是依据数据自身的时间尺度特征,将一个复杂信号分解为若干频率不同的简单信号,利用小波变换对含有攻击及白噪声的输出信号进行分解,并剔除高频分量,将剩下的分量合并,即可得到去噪后的输出信号;

步骤4),构建中间观测器并通过矩阵不等式求解观测器增益,过程如下:

4.1)定义中间变量如所示:

其中上标“T”表示矩阵的转置,ζ表示中间变量,fa表示执行器攻击,表示增广后的系统状态量,表示攻击增益,ω调优参数;

4.2)基于中间变量,设计中间观测器如(5)所示:其中上标“T”表示矩阵的转置,表示系统状态量 的估计值,表示中间变量ζ的估计值, 表示对执行器攻击fa的估计值, 表示对执行器攻击fs的估计值,表示输出y的估计值,L表示需要设计的中间观测器增益;

4.3)构建矩阵如式所示:

其中*表示对称元素,P1表示待求解的正定矩阵,H表示待求解的矩阵,P2表示带求解标量,w为调优参数,ε为给定标量,I表示单位阵,Π11,Π12,Π22表示中间矩阵:

4.4)求解矩阵不等式Π<0,得到P1、H,中间观测器增益L如式所示:L=P-1H  (7)

其中上标“-1”表示矩阵的逆,从而由中间观测器(5)实现对执行器攻击和传感器攻击的准确估计;

步骤5),构建H∞观测器并通过矩阵不等式求解观测器增益,过程如下:

5.1)设计鲁棒观测器为:

5.2)构建矩阵如式所示:

其中, G=PLa,G,P,r为矩

阵变量。