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专利号: 2019112175813
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: 控制;调节
更新日期:2024-11-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于未知输入观测器的化工液位控制系统故障检测方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:建立化工过程液位控制系统模型,构建连续时间切换系统,完成相关准备工作;步骤2:针对步骤1所述系统模型,设计基于未知输入观测器的液位控制系统故障检测观测器,并对其进行鲁棒性与敏感性分析,得到未知输入观测器的增益矩阵;步骤3:设计阈值、构造残差评价函数来评估系统是否发生故障。2.根据权利要求1所述的基于未知输入观测器的化工液位控制系统故障检测方法,其特征在于,所述步骤1中的连续时间切换系统为:其中,x(t)∈Rn,u(t)∈Ru,y(t)∈Rm,d(t)∈Rd,f(t)∈Rl,分别表示系统的状态向量、控制输入向量、可测输出向量、未知输入向量以及故障向量,Rx表示x维实向量集,Ai ,Bi ,Ci ,D1i,D2i,F1i,F2i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},

3.根据权利要求1所述的基于未知输入观测器的化工液位控制系统故障检测方法,其特征在于,所述步骤1中的相关准备工作包括:引入未知输入观测器,确定系统状态误差与残差,推导出系统误差方程:1.1)未知输入观测器为:其中,z(t)∈Rn表示观测器的状态,表示x(t)的状态估计,表示故障检测观测器的输出向量,矩阵Ni,Gi,Ei,Li都是未知输入观测器的增益矩阵;1.2)系统状态误差和残差为:其中,e(t)为状态误差,r(t)为残差,Ti=In+EiCi,Ti为变量替换;1.3)系统误差方程为:其中,为变量替换,其需满足:

4.根据权利要求1所述的基于未知输入观测器的化工液位控制系统故障检测方法,其特征在于,根据所述步骤2中的故障检测观测器,并针对步骤1中系统模型,进行鲁棒性分析:令f(t)=0,系统误差对任意具有ADT约束的切换信号是渐进稳定的,需满足以下条件:Pi≤μPj其中,α>0,μ≥1,γ>0为给定的标量,Pi和Pj为正定矩阵,j∈N,N为自然数集。

5.根据权利要求1所述的基于未知输入观测器的化工液位控制系统故障检测方法,其特征在于,根据所述步骤2中的故障检测观测器,并针对步骤1中系统模型,进行敏感性分析,具体内容如下:令d(t)=0,系统误差对任意具有ADT约束的切换信号是渐进稳定的,需满足以下条件:Pi≤μPj其中,α>0,μ≥1,β>0为给定的标量,Pi和Pj为正定矩阵,Qi为一矩阵,j∈N。

6.根据权利要求1所述的基于未知输入观测器的化工液位控制系统故障检测方法,其特征在于,所述步骤2中增益矩阵设计如下:Pi≤μPjEiCiD1i=-D1i其中,Li=Pi-1Qi,