基于降维观测器与多胞体方法的执行器故障检测

来源：同济大学学报·自然科学版杂志2023年第2期北京时间：

作者：朱芳来，李铭伟

单位：同济大学 电子与信息工程学院，上海 201804

摘要：针对具有执行器故障且状态方程和输出方程同时受到外部扰动影响的离散系统，研究了降维观测器设计方法和基于多胞体理论的区间估计方法，并在此基础上提出了基于区间估计的执行器故障检测方法。首先，通过适当的状态等价变换，将原系统分解成2个降维子系统，使得一个子系统可以直接解耦干扰。然后，在无执行器故障发生的前提下，基于对干扰解耦的子系统，提出了一种降维观测器设计方法，实现了原系统状态的渐近收敛估计。其次，针对具有干扰的子系统，设计了Luenberger型观测器，并结合多胞体理论，提出了一种对可测输出的区间估计方法。之后，基于可测输出的区间估计，提出了一种残差的构造方法，以此提出了一种执行器故障检测新方法。最后，给出了仿真设计和分析，验证了方法的有效性。

关键词：执行器故障,故障检测,降维观测器,区间估计,多胞体方法,残差构造。

基金资助：国家自然科学基金（61973236）