随机动态系统的间歇故障检测技术

本书针对线性定常随机系统、时滞线性随机系统、分布式线性随机系统、时变或非线性随机系统等，以状态观测器/滤波器、等价空间法、分布式状态观测器、滚动时域估计等方法为研究工具，探讨了残差生成器的设计、间歇故障发生时刻与消失时刻的检测以及间歇故障可检测性分析等问题。《随机动态系统的间歇故障检测技术》主要内容包括：必要的研究背景和预备知识、线性定常随机系统的间歇故障检测问题、时滞线性随机系统的间歇故障检测问题、分布式线性随机系统的间歇故障检测与定位方法、时变或非线性随机系统的间歇故障检测前沿问题、实验验证了《随机动态系统的间歇故障检测技术》间歇故障检测理论的有效性。

前言 
主要符号对照表 
第1章 绪论 1 
1.1 引言 1 
1.2 研究背景 4 
1.2.1 电子电路系统 6 
1.2.2 航空航天系统 8 
1.2.3 电力电气系统 9 
1.2.4 机械传动系统 10 
1.3 间歇故障的主要类型 11 
1.3.1 执行器间歇故障 11 
1.3.2 传感器间歇故障 12 
1.4 间歇故障的研究方法 13 
1.4.1 定性分析法 13 
1.4.2 定量分析法 15 
1.5 仿真分析 21 
1.5.1 基于龙伯格观测器的间歇故障检测 21 
1.5.2 基于卡尔曼滤波器的间歇故障检测结果 23 
1.5.3 基于Hi/H∞方法的间歇故障检测 25 
1.6 全书概况 26 
参考文献 29 
第2章 线性定常随机系统的间歇故障检测 35 
2.1 引言 35 
2.2 问题描述 36 
2.3 残差生成 37 
2.4 残差评价 40 
2.5 间歇故障的可检测性 40 
2.6 仿真验证 42 
2.7 本章小结 43
参考文献 44 
第3章 含未知扰动的线性定常随机系统间歇故障检测 45 
3.1 引言 45 
3.2 基于未知输入观测器的方法 46 
3.2.1 问题描述 46 
3.2.2 残差生成 47 
3.2.3 截断残差信号r（k,Δk）统计特性分析 50 
3.2.4 间歇故障发生时刻检测 51 
3.2.5 间歇故障消失时刻检测 52 
3.2.6 间歇故障可检测性分析 53 
3.2.7 仿真验证 54 
3.3 基于等价空间的方法 58 
3.3.1 问题描述 58 
3.3.2 优化标量鲁棒残差设计 59 
3.3.3 优化标量鲁棒残差ˉr（k，L）统计特性分析 62 
3.3.4 间歇故障发生时刻检测 63 
3.3.5 间歇故障消失时刻检测 64 
3.3.6 间歇故障可检测性分析 64 
3.3.7 间歇故障检测性能分析 67 
3.3.8 设计参数选择 68 
3.3.9 仿真验证 68 
3.4 本章小结 72 
参考文献 72 
第4章 含模型不确定性的线性定常随机系统间歇故障检测 75 
4.1 引言 75 
4.2 问题描述 76 
4.3 含模型不确定性系统的间歇故障检测 77
4.3.1 间歇故障残差设计  77
4.3.2 截断残差统计特性分析 81
4.3.3 间歇故障发生时刻检测 82
4.3.4 间歇故障消失时刻检测 83
4.3.5 间歇故障分离策略 83
4.3.6 间歇故障检测算法  84
4.4 仿真验证 85
4.5 本章小结 90
参考文献 90 
第5章 定常时滞随机系统的间歇故障诊断 92 
5.1 引言 92 
5.2 问题描述 93 
5.3 间歇故障的检测和幅值估计方法 96 
5.3.1 截断式残差设计 96 
5.3.2 间歇故障发生时刻和消失时刻检测.98 
5.3.3 间歇故障幅值估计 100 
5.4 间歇故障可检测性和检测性能分析 101 
5.4.1 可检测性分析 101 
5.4.2 误报率和漏报率 102 
5.5 仿真验证 103 
5.6 本章小结 108 
参考文献 108 
第6章 含未知扰动的线性随机周期时滞系统的间歇故障诊断 112
6.1 引言 112 
6.2 问题描述 113 
6.3 周期时滞系统的间歇故障检测方法 118 
6.3.1 鲁棒残差设计 118 
6.3.2 间歇故障发生时刻和消失时刻检测 120 
6.3.3 间歇故障可检测性分析 122 
6.4 仿真验证 123 
6.5 本章小结 127 
参考文献 127 
第7章 含未知扰动的线性随机闭环时滞系统的传感器间歇故障检测 129 
7.1 引言 129
7.2 问题描述 130
7.3 闭环随机系统间歇故障检测方法 134
7.3.1 修正观测器设计 134
7.3.2 截断式残差设计 136
7.3.3 间歇故障发生时刻和消失时刻的检测 138
7.4 间歇故障可检测性和检测性能分析 140
7.4.1 可检测性分析 140
7.4.2 误报率和漏报率 142
7.5 仿真验证 142
7.6 本章小结 148  
参考文献 148 
第8章 多智能体线性定常随机系统的间歇故障诊断 150 
8.1 引言 150 
8.2 问题描述 151 
8.3 多智能体间歇故障检测和定位方法 153 
8.3.1 降维观测器设计 153 
8.3.2 截断式残差设计 157 
8.3.3 间歇故障的检测和定位 158 
8.4 间歇故障可检测性和检测性能分析 162 
8.4.1 间歇故障可检测性 162 
8.4.2 误报率和漏报率 164 
8.5 实验仿真 165 
8.6 本章小结 170 
参考文献 170 
第9章 传感器网络线性随机时滞系统的间歇故障诊断 173 
9.1 引言 173 
9.2 问题描述 174 
9.3 传感器网络间歇故障检测和定位方法 177 
9.3.1 分布式观测器设计 177 
9.3.2 截断式残差设计 178 
9.3.3 间歇故障发生时刻和消失时刻的检测 180 
9.4 间歇故障可检测性分析 184 
9.5 实验仿真 186 
9.6 本章小结 191 
参考文献 191 
第10章 线性时变随机系统的间歇故障检测 194 
10.1 引言 194 
10.2 基于MHE的间歇故障检测 195 
10.2.1 问题描述 195 
10.2.2 滚动时域估计 195 
10.2.3 残差设计 198 
10.2.4 可检测性分析 202 
10.2.5 仿真分析 203 
10.3 基于等价空间法的间歇故障检测 205
10.3.1 问题描述 205 
10.3.2 残差设计 207 
10.3.3 间歇故障的检测 208 
10.3.4 仿真分析 209 
10.4 本章小结 212 
参考文献 212 
第11章 非线性随机系统的间歇故障检测 214 
11.1 引言 214 
11.2 基于MHE的非线性随机系统间歇故障检测 215 
11.2.1 问题描述 215 
11.2.2 间歇故障检测算法 216 
11.2.3 仿真分析 218 
11.3 本章小结 220 
参考文献 220 
第12章 实验验证 222 
12.1 三容水箱系统的间歇泄漏故障检测实验 222 
12.1.1 引言 222 
12.1.2 三容水箱建模及故障分析 223 
12.1.3 闭环控制系统的间歇故障检测原理 225 
12.1.4 仿真验证 228 
12.1.5 实验验证 229 
12.1.6 小结 232 
12.2 三轴加速度计的传感器间歇故障检测实验 233 
12.2.1 引言 233 
12.2.2 实验平台简介 233 
12.2.3 三轴加速度计测量模型 234 
12.2.4 间歇故障检测方法 236 
12.2.5 实验结果 239 
12.2.6 小结 240