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基于自适应模糊逻辑系统的故障诊断研究

作　者: 张湛
导　师: 胡俊达
学　校: 湘潭大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 模糊逻辑系统 等价空间 强跟踪滤波器 故障诊断
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 38次
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内容摘要


在现代工业生产过程中，大量存在复杂非线性系统，这样一类系统由于自身结构和运行环境都极其复杂，存在诸多未知时变参数的影响，容易发生故障，造成不必要的损失。由于目前针对这一类系统的故障诊断技术仍处于研究起步阶段，非线性在数学领域也属于亟待解决的问题，介于此，本文针对非线性系统诊断中的故障信号获取问题，将自适应模糊逻辑系统与解析模型方法中的等价空间方法、强跟踪滤波器方法相结合，提出两种改进的模糊故障诊断算法，在一定程度上弥补了原算法的一些缺陷。本文首先详细介绍了系统故障的定义、分类，对故障诊断系统中研究较多的几类方法进行了分析。随后详细阐述了解析模型方法的基本原理，以及残差产生方法，用等价空间方法对一类离散线性系统进行了系统设计和评价指标的数学推导，在扩展卡尔曼滤波器的基础上，对强跟踪滤波器算法进行了理论推导。在此基础之上完成了两部分研究工作，首先，设计了基于模糊树模型的等价空间故障诊断方法，引入模糊树模型在线逼近一类单输入单输出仿射非线性系统，并自适应划分输入空间，采用等价空间设计残差产生器，经数学推导，将故障诊断问题转化为一类最优化问题，这一算法减少了规则爆炸问题对诊断系统性能的影响，通过对系统仿真，验证了算法的有效性。其次，针对强跟踪滤波器在状态突变较小时跟踪效果不理想以及容易产生过调节的情况，提出了一种模糊自适应强跟踪滤波器方法，在滤波器中引入模糊控制器对弱化因子进行在线调节，在提升逼近精度的同时使逼近曲线更平滑，针对一类简单非线性系统，采用自适应模糊强跟踪滤波器方法进行故障诊断，证明了算法的有效性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-20
  1.1 课题的提出及意义  8
  1.2 故障诊断技术概述  8-9
    1.2.1 故障的定义  8-9
    1.2.2 故障的分类  9
  1.3 故障诊断的方法分类  9-12
    1.3.1 基于解析模型的方法  9-11
    1.3.2 基于知识的方法  11
    1.3.3 基于信号处理的方法  11-12
  1.4 模糊逻辑系统  12-16
    1.4.1 模糊系统基本原理  12-13
    1.4.2 模糊器  13-14
    1.4.3 模糊规则库和模糊推理  14-15
    1.4.4 解模糊器  15-16
  1.5 课题研究现状  16-18
    1.5.1 故障诊断方法研究现状  16-17
    1.5.2 模糊控制研究现状  17-18
  1.6 本文的主要研究内容与结构安排  18-20
第2章 基于解析模型的故障诊断技术  20-34
  2.1 基本原理  20-21
  2.2 残差生成方法  21-24
    2.2.1 残差生成的一般形式  21-22
    2.2.2 残差生成方法  22-24
  2.3 基于等价空间的故障诊断方法  24-27
    2.3.1 残差生成  24-26
    2.3.2 残差评价  26-27
  2.4 基于强跟踪滤波器的故障诊断方法  27-33
    2.4.1 扩展卡尔曼滤波器原理及存在的问题  27-29
    2.4.2 强跟踪滤波器的引入  29-30
    2.4.3 一种带次优渐消因子的扩展卡尔曼滤波器  30-33
  2.5 本章小结  33-34
第3章 基于模糊树模型的等价空间故障诊断方法  34-48
  3.1 引言  34
  3.2 问题描述  34-35
  3.3 模糊树模型  35-37
    3.3.1 模糊树模型原理  35-37
    3.3.2 模糊树模型的建模步骤  37
  3.4 基于模糊树模型的等价空间故障诊断方法  37-41
  3.5 系统仿真  41-47
  3.6 本章小结  47-48
第4章 一类自适应模糊强跟踪滤波器故障诊断方法  48-58
  4.1 带多重次优渐消因子的扩展卡尔曼滤波器  48-49
  4.2 一类自适应模糊强跟踪滤波器故障诊断方法  49-57
    4.2.1 非线性系统状态与参数的联合估计  49-50
    4.2.2 一类自适应模糊强跟踪滤波器  50-53
    4.2.3 系统仿真  53-57
  4.3 本章小结  57-58
第5章 总结与展望  58-60
  5.1 本文工作总结  58-59
  5.2 本文研究展望  59-60
参考文献  60-64
致谢  64-65
附录 攻读硕士期间发表学术论文及参与项目情况  65

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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