具有正性約束的切換系統魯棒故障檢測方法研究

《具有正性約束的切換系統魯棒故障檢測方法研究》是依託大連理工大學,由王東擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：具有正性約束的切換系統魯棒故障檢測方法研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王東

項目摘要

含有正性約束和切換特性的切換正系統的魯棒故障檢測問題，具有廣泛的實際套用價值和理論研究意義。由於工程系統中存在一些變數總是非負的，切換正系統較之切換系統具有更為實際的工程套用背景和理論研究深度。由於正性約束、連續動態和離散動態同時存在並且相互耦合，導致系統發生故障時其故障檢測問題更為困難。本項目結合切換系統理論、正系統理論和故障檢測技術，在保證系統正性約束條件下，研究切換正系統在任意切換信號、設計切換信號和隨機Markov切換信號下的魯棒故障檢測問題。基於狀態估計構造殘差產生器，建立切換正系統故障檢測評價體系，提出正多Lyapunov函式方法，增大殘差產生器參數設計自由度，解決傳統方法不能解決的切換正系統的魯棒故障檢測問題。本項目的研究將揭示系統運行的內部機理，發展和完善切換系統理論，為切換系統在實際生產中的套用提供理論基礎。

結題摘要

切換系統是由多個子系統和一個切換律組成，切換律指明在某一時刻某一個子系統處於運行狀態。系統中子系統的連續動態和切換律造成的離散事件能夠更好地刻畫許多實際系統的特性，如電力系統控制、智慧型交通控制等。在一些實際系統中狀態變數是非負值，如病毒數量控制系統、網路丟包數等。具有這種特性的切換系統稱為切換正系統。實際系統中存在著信號傳輸時滯、數據丟失、元器件老化和測量噪聲等，導致系統發生故障。濾波器能夠濾除系統的噪聲，估計出近乎真實的狀態，是故障檢測的基礎。時滯和數據丟失影響系統的穩定性，穩定性又是故障檢測的前提條件。因此，項目結合切換系統理論、濾波器設計和故障檢測方法給出了故障檢測濾波器設計方案；構造新的余正李雅普諾夫函式進行了切換時滯正系統的穩定性分析和控制綜合，特別考慮了異步切換和基於狀態的切換律設計情況；提出新的Markov過程描述數據包丟失，簡化了現有模型中狀態轉移矩陣的非零參數個數以及可以建模晚到達的數據包。項目的研究結果為切換正系統理論在實際中的套用奠定了基礎。在項目支持下，在世界知名學術出版社Springer出版學術專著1部，發表學術論文19篇，其中SCI檢索論文7篇（IEEE Trans. Systems, Man and Cybernetics: Systems，長文1篇和IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems，長文1篇）、EI檢索論文17篇、ISTP檢索論文15篇。獲得遼寧省科學技術獎勵二等獎一項，遼寧省自然科學優秀成果一等獎和大連市自然科學優秀學術論文一等獎等獎勵。