基于双层Kalman滤波的间歇故障诊断与容错控制

来源期刊：控制工程2019年第11期

论文作者：沈世焜 邱爱兵 邱卫东 陈娟

文章页码：1978 - 1985

关键词：间歇故障;最优故障估计;双层Kalman滤波;线性二次型高斯(LQG);容错控制;

摘    要：针对一类发生间歇故障且受噪声干扰的线性离散系统,发展了一种故障诊断与主动容错的设计方案。首先,为了及时检测并准确诊断间歇故障,设计了双层Kalman滤波器,第一层Kalman滤波器通过构造滤波误差加权平方和作为系统残差,实现对执行器间歇故障的检测与隔离,第二层最优Kalman滤波器通过将滤波器增益重构为无故障约束增益与间歇故障增益,并求解间歇故障增益约束下的最小方差无偏估计问题,实现了系统状态、无故障约束状态和间歇性故障的联合最优估计。进一步地,利用最优估计、线性二次型高斯(LQG)控制和故障解耦方法构造主动容错控制器,使系统在发生间歇故障时仍能保障系统性能。最后,通过直流电机控制系统的仿真验证了所提方法的有效性。