几类基于不完全观测的Markovian跳跃系统故障检测研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:abintianshen3
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Markovian跳跃系统的故障检测问题是当前研究的热点问题之一,在航空航天、船舶、小型控制机器等领域都有着重要的应用。相关研究方法可以使系统对于复杂指令所带来的潜在故障进行报警,分析环境和人为因素对系统性能的影响。因此,设计有效的故障检测滤波算法进而保证系统正常运行则显得尤为重要。事实上,由于外部扰动引起的突变或者是实际环境中一些难以预料的原因,系统结构会发生变化,需要引入合适的模态依赖Markovian跳跃系统进行建模。另一方面,由于网络诱导现象(如触发协议、测量丢失、信号量化等)现象的影响,故障检测滤波器端并不能接收到全部的真实测量信息。因此,基于可获得的有效观测信息并对系统进行故障检测具有重要的理论价值和现实意义。本文将针对几类网络诱导现象影响下的不确定Markovian跳跃系统,设计故障检测滤波算法,具体内容如下。1.针对一类具有量化和测量丢失的离散时变Markovian跳跃系统,研究该类系统的故障检测问题。这里,描述测量丢失现象并采用对数型量化器量化测量输出。首先,基于可获得的信息,设计故障检测滤波器,得到残差信号。其次,利用稳定性理论以及随机分析方法,给出保证增广系统随机稳定性的判别条件,得到滤波器增益矩阵的表达形式。最后,通过用Matlab软件进行算例仿真并验证所提故障检测策略的有效性。2.研究一类事件触发机制下的非线性不确定Markovian跳跃系统的故障检测问题。为了降低网络传输负担并且节约网络资源,引入一种事件触发机制。在系统建模过程中,假设非线性函数满足Lipschitz条件,用范数有界不确定性刻画建模误差。基于系统的输出信息,构造有效的故障检测滤波器。然后,利用线性矩阵不等式技术,给出保证系统随机稳定性和滤波器增益矩阵存在性的充分条件。同时,给出滤波器增益矩阵的显式形式。最后,利用数值仿真验证所提算法的有效性和可行性。3.探讨一类动态事件触发机制下的非线性离散时变Markovian跳跃系统的非脆弱故障检测问题。这里,考虑Markovian过程状态转移概率矩阵已知和部分未知的情况。同时,引入动态事件触发通信机制,相较于静态事件触发机制而言,动态事件触发机制可降低数据传输发生拥堵的可能性。基于系统的可测得信息,构造新型的非脆弱故障检测滤波器。然后,给出保证系统随机稳定性和滤波器增益矩阵存在性的充分条件。接着,设计合理的滤波器增益来实现故障检测目的。最后,使用Matlab软件验证所提出的故障检测算法的有效性。4.研究一类动态事件触发机制下包含不完全测量信息的Markovian跳跃系统的有限时故障检测问题。引入带有不确定性的区间矩阵表示方法来刻画不完全的测量信息。基于可测的输出信息,构造故障检测滤波器,通过得到的残差信号检测故障发生的情况。然后,在状态转移概率矩阵已知和部分未知的情况下给出保证系统随机有限时稳定并且满足有限时性能指标的充分条件。接着,运用不等式分析技术得到滤波器增益矩阵的表达式。最后,通过软件进行数值模拟,验证所提出的有限时故障检测算法的有效性。
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