[发明专利]基于迭代学习滤波器的机电控制系统故障诊断方法

摘要

本发明公开了一种基于迭代学习滤波器的机电控制系统故障诊断方法，涉及迭代学习控制领域，该方法以含有执行器故障、不确定性扰动和输出传感器非均匀采样的机电控制系统为研究对象，结合非均匀采样系统的自身特性给出基于迭代学习滤波器的新型故障诊断方法，通过构建执行器故障非均匀采样机电控制系统的状态空间方程，等效变换执行器故障信号，设计迭代学习故障诊断滤波器可以解决非均匀采样机电控制系统的故障诊断问题，故障诊断的效率和精度高且易于工程实现，可以实时检测和估计出多种类型的执行器故障，同时能够有效减少执行器故障的诊断次数。

主权项

1.一种基于迭代学习滤波器的机电控制系统故障诊断方法，其特征在于，所述方法包括：建立机电控制系统在发生执行器故障以及受到扰动影响时的系统模型，所述系统模型中包括所述机电控制系统的系统参数、执行器故障信号、扰动信号以及所述机电控制系统的非均匀的离散采样输出，所述执行器故障信号为非线性的时间连续函数；根据所述机电控制系统的系统参数和扰动信号定义所述机电控制系统的状态变量、输入变量和扰动变量，根据所述机电控制系统的系统模型得到所述机电控制系统基于所述执行器故障信号的状态空间模型，所述基于执行器故障信号的状态空间模型包括所述机电控制系统基于所述状态变量、输入变量、执行器故障信号和扰动变量的状态方程以及所述机电控制系统基于所述状态变量的离散采样输出的输出方程，所述输出方程是基于采样时刻的离散形式；根据所述机电控制系统的基于所述执行器故障信号的状态空间模型得到所述执行器故障信号的等效故障信号并利用所述等效故障信号替代所述执行器故障信号得到所述机电控制系统的基于等效故障信号的状态空间模型，所述等效故障信号为时间连续函数且所述等效故障信号在相邻两个采样时刻内是常数值，所述机电控制系统在所述等效故障信号的作用下的采样输出与在所述执行器故障信号的作用下的采样输出相同；针对所述机电控制系统的基于等效故障信号的状态空间模型设计所述机电控制系统的基于迭代学习算法的故障诊断滤波器，所述故障诊断滤波器包括所述机电控制系统基于状态估计值、所述输入变量和虚拟故障估计值的状态方程以及所述机电控制系统基于状态估计值的离散采样输出估计值的输出方程，所述输出方程是连续形式；确定所述机电控制系统的基于等效故障信号的状态空间模型与所述机电控制系统的故障诊断滤波器之间的离散采样输出残差，检测所述离散采样输出残差的范数是否达到预定阈值；在所述离散采样输出残差未达到所述预定阈值时，确定所述机电控制系统运行正常；在所述离散采样输出残差达到所述预定阈值时，利用所述离散采样输出残差对所述机电控制系统的故障诊断滤波器中的虚拟故障估计值进行迭代更新，直至所述离散采样输出残差小于所述预定阈值使得所述机电控制系统的故障诊断滤波器逼近所述机电控制系统的基于等效故障信号的状态空间模型；根据最终得到的虚拟故障估计值输出所述机电控制系统的故障诊断结果。