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目录1

《电气自动化新技术丛书》序言1

前言1

第1章 绪论1

1.1控制系统故障诊断和容错控制的意义1

1.2控制系统故障诊断和容错控制的概念和任务3

1.2.1 控制系统故障诊断的概念和任务3

1.2.2 容错控制的概念和任务4

1.3控制系统故障诊断和容错控制的历史回顾4

1.3.1故障诊断技术的历史回顾5

1.3.2容错控制的发展情况13

第2章 控制系统故障的模型化22

2.1控制系统运行行为的描述22

2.2控制系统运行行为的统计特性24

2.3控制系统故障的数学表示26

2.3.1传感器故障模型27

2.3.2执行器故障模型28

2.3.3系统状态故障模型29

2.4系统故障模型的相互转化29

2.5故障的可检测性31

2.5.1状态突变的可检测性32

2.5.2输入突变的可检测性34

2.5.3输出突变的可检测性35

第3章 故障的统计检测原理37

3.1二元假设检验37

3.2多元假设检验49

3.3复合假设检验53

3.4数据窗检验58

3.5序贯概率比检验64

第4章 基于数学模型的控制系统故障诊断70

4.1基于数学模型的故障诊断原理70

4.1.1基本原理70

4.1.2检测滤波器的设计76

4.2.1冗余方程的建立及残差产生的简单方法88

4.2残差产生的方法88

4.2.2基于观测器和一致空间法的残差产生及等价性99

4.2.3基于观测器法和参数辨识法产生残差的关系105

4.3故障决策的阈值选取原则107

4.3.1根据元部件的允差选取阈值108

4.3.2利用统计原理选取阈值109

4.3.3代价函数法113

4.4基于初始状态估计的故障诊断116

4.4.1初始状态估计116

4.4.2系统的故障诊断119

4.5传感器失效的两级诊断法124

4.5.1问题的描述124

4.5.2故障检测125

4.5.3故障估计127

4.6具有参数不确定的系统的故障诊断130

4.6.1具有未知输入的卡尔曼滤波器131

4.6.2具有传感器故障和参数不确定性的模型表示133

4.6.3传感器故障检测134

4.7大系统的故障诊断136

4.7.1大系统的分解及故障模型描述136

4.7.2系统的故障检测与估计137

4.7.3离散系统故障的检测与诊断141

4.8带噪声大系统的故障诊断143

4.8.1系统的重叠分解143

4.8.2故障诊断144

第5章 基于人工智能的故障诊断方法152

5.1 神经网络用于故障诊断的结构152

5.2基于神经网络的故障诊断153

5.2.1 BP网用于故障诊断的方法153

5.2.2 Hopfield网用于故障诊断的方法156

5.2.3自适应谐振理论（ART）用于故障诊断的方法163

5.2.4基于B样条网络的故障诊断方法169

5.3.1故障诊断的特点172

5.3基于图论的控制系统诊断问题的建模172

5.3.2故障诊断问题的图论模型173

5.3.3基于图论的知识表示方法175

5.3.4基于图论的故障诊断问题的知识获取177

5.4基于图论的控制系统诊断问题的求解183

5.5基于信息融合的控制系统故障诊断过程185

5.6基于M-ary分布的故障诊断策略187

5.6.1问题的描述188

5.6.2 M-ary的故障决策方法189

5.7基于故障树模型诊断的理论基础191

5.7.1基于故障树诊断的图论模型191

5.7.2电动机不转故障树的图论模型200

5.8基于故障树模型的诊断技术202

5.8.1基于故障树模型诊断的知识表示202

5.8.2基于故障树模型的推理204

5.9组合智能故障诊断方法212

6.1容错控制系统的构成214

第6章 容错控制214

6.2故障系统的状态估计215

6.2.1传感器故障时的状态估计215

6.2.2执行器故障时的状态估计216

6.3控制器重构设计222

6.3.1状态反馈控制器重构设计222

6.3.2动态补偿控制器重构设计228

6.4完整性控制器设计231

6.4.1基于线性状态反馈的完整性控制器设计231

6.4.2基于非线性状态反馈的完整性控制器设计236

6.4.3参数空间法的完整性控制器设计239

6.5基于自适应控制的容错控制器设计250

6.6基于人工智能的容错控制系统设计254

6.6.1递阶智能容错控制254

6.6.2基于神经元的容错控制系统设计256

6.7.1简单系统的性能260

6.7容错控制系统的性能评估与分析260

6.7.2容错控制系统的性能261

第7章 控制系统故障诊断和容错控制技术的应用268

7.1发动机传感器的故障检测268

7.1.1 采用卡尔曼滤波器进行故障检测与分离的理论268

与方法268

7.1.2双轴涡轮喷气发动机传感器的故障检测269

7.2造纸过程的容错控制系统设计272

7.2.1 未知输入观测器（UIO）及基于UIO的故障273

诊断273

7.2.2造纸过程定量环节的容错控制276

7.2.3仿真研究及实验分析280

7.2.4结论282

7.3飞机着陆系统的容错导航设计285

7.3.1运动方程的建立285

7.3.2状态估计和故障检测算法288

7.3.3仿真结果291

7.3.4结论293

7.4 INS/GPS组合导航系统故障的检测与诊断293

7.4.1 INS/GPS组合导航系统模型和测量模型297

7.4.2 INS/GPS组合导航系统故障检测与卡尔曼滤波300

修正算法300

7.4.3应用实例303

7.5卫星姿态控制系统的故障诊断和校正305

7.5.1用于对地观测的多功能平台305

7.5.2故障检测和隔离方法306

7.5.3技术检验308

7.5.4功能检验308

7.6捷联惯性导航系统软故障的诊断318

7.6.1软故障对导航性能的影响319

7.6.2软故障的检测与修正322

7.6.3仿真与结论326

参考文献329