本文關(guān)鍵詞：基于SPSB測試平臺的船舶推進(jìn)系統(tǒng)故障診斷與容錯控制研究

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【摘要】：隨著船舶自動化程度和復(fù)雜性提高,船舶推進(jìn)系統(tǒng)檢測/執(zhí)行單元故障率相應(yīng)增大。目前,SPSB(Ship Propulsion System Benchmarks:船舶推進(jìn)系統(tǒng)基準(zhǔn))作為船舶推進(jìn)系統(tǒng)故障診斷與容錯控制研究的開放性仿真測試平臺,一系列基于SPSB的研究成果已應(yīng)用于實際工程系統(tǒng),并推廣到了其它控制領(lǐng)域。本文基于SPSB測試平臺,結(jié)合線性/非線性多性能指標(biāo)約束故障診斷觀測器設(shè)計方法,利用LMI、T-S模糊模型和滑�？刂频确椒▽S(Propulsion System:船舶推進(jìn)系統(tǒng))的故障診斷與容錯控制展開研究。首先,通過基于SPSB測試平臺船舶推進(jìn)系統(tǒng)子模塊數(shù)學(xué)模型(如:調(diào)距槳控制系統(tǒng),船速控制系統(tǒng),柴油機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)等),推導(dǎo)了船舶推進(jìn)系統(tǒng)整體非線性數(shù)學(xué)模型,分析總結(jié)了船舶推進(jìn)系統(tǒng)典型的傳感器/執(zhí)行器故障模型,并給出了相應(yīng)的數(shù)學(xué)解析式。其次,針對可調(diào)螺距槳液壓系統(tǒng)泄漏故障,給出了LTI系統(tǒng)同時具備極點指標(biāo)、協(xié)方差指標(biāo)、魯棒性指標(biāo)和故障靈敏度指標(biāo)約束下的故障診斷觀測器設(shè)計方法,利用LMI方法,分析了靈敏度指標(biāo)跟其他指標(biāo)的相容性問題,給出了多指標(biāo)約束故障診斷觀測器的設(shè)計步驟,有效提升了故障估計的快速性和準(zhǔn)確性。再次,建立了船舶推進(jìn)系統(tǒng)的T-S模糊模型,結(jié)合滿意控制理論,通過模糊化與反模糊化將船舶推進(jìn)系統(tǒng)分成多個局部子系統(tǒng),給出了各局部子系統(tǒng)在執(zhí)行器恒偏差故障下,滿足極點指標(biāo),魯棒性指標(biāo)和靈敏度指標(biāo)約束的故障診斷觀測器設(shè)計方法。利用Simulink工具箱建立了仿真模型,驗證了復(fù)雜非線性系統(tǒng)多性能指標(biāo)約束下故障診斷觀測器的正確性與有效性。最后,研究了滑�？刂品椒ㄔ诳删鄻刂葡到y(tǒng)故障診斷與容錯控制中的應(yīng)用。設(shè)計了一組滑模觀測器,對每個傳感器故障進(jìn)行檢測與隔離,通過構(gòu)建增廣系統(tǒng)模型,將傳感器故障轉(zhuǎn)變?yōu)椤皥?zhí)行器”故障進(jìn)行處理,利用等效輸出誤差對故障傳感器進(jìn)行故障重構(gòu)與估計。仿真表明,設(shè)計的滑模觀測器組能夠準(zhǔn)確判斷傳感器故障通道,并估計故障的幅值。
【關(guān)鍵詞】：SPSB 故障診斷 容錯控制 觀測器 多指標(biāo)相容
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U672
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 船舶推進(jìn)系統(tǒng)故障檢測研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 船舶推進(jìn)系統(tǒng)介紹11-14
• 1.2.2 船舶推進(jìn)系統(tǒng)故障診斷研究14-16
• 1.3 故障診斷觀測器研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 線性系統(tǒng)故障診斷觀測器研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 非線性系統(tǒng)故障診斷觀測器研究現(xiàn)狀17-20
• 1.4 研究內(nèi)容與技術(shù)路線20-22
• 1.4.1 研究內(nèi)容20-21
• 1.4.2 技術(shù)路線21-22
• 2 SPSB船舶推進(jìn)系統(tǒng)與典型故障模型研究22-32
• 2.1 船舶推進(jìn)系統(tǒng)模型22-27
• 2.1.1 子系統(tǒng)模型23-26
• 2.1.2 整體系統(tǒng)模型26-27
• 2.2 典型故障與建模27-31
• 2.2.1 故障方案27-29
• 2.2.2 故障建模29-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 3 多性能約束線性故障診斷觀測器研究32-47
• 3.1 調(diào)距槳控制系統(tǒng)線性模型32-35
• 3.2 線性系統(tǒng)故障診斷觀測器設(shè)計35-41
• 3.2.1 LTI系統(tǒng)描述35-37
• 3.2.2 故障診斷觀測器設(shè)計37-40
• 3.2.3 故障估計與觀測器構(gòu)造步驟40-41
• 3.3 調(diào)距槳控制系統(tǒng)故障診斷仿真41-46
• 3.3.1 仿真模型41-42
• 3.3.2 故障診斷觀測器設(shè)計42-43
• 3.3.3 仿真結(jié)果及分析43-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 4 多性能約束T-S模糊非線性系統(tǒng)故障診斷觀測器研究47-62
• 4.1 SPSB推進(jìn)系統(tǒng)T-S模糊建模47-49
• 4.2 T-S模糊故障診斷觀測器設(shè)計49-55
• 4.2.1 觀測器設(shè)計相關(guān)引理49-50
• 4.2.2 觀測器存在證明50-54
• 4.2.3 設(shè)計步驟54-55
• 4.3 T-S模糊觀測器仿真55-60
• 4.3.1 仿真模型55-56
• 4.3.2 觀測器組設(shè)計56-58
• 4.3.3 仿真結(jié)果及分析58-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 5 非線性系統(tǒng)滑模故障診斷觀測器研究62-76
• 5.1 調(diào)距槳控制系統(tǒng)非線性模型62-64
• 5.2 滑模故障診斷觀測器組設(shè)計64-69
• 5.2.1 滑模觀測器組設(shè)計64-65
• 5.2.2 滑�？刂破髟O(shè)計65-68
• 5.2.3 傳感器故障重構(gòu)68-69
• 5.3 滑模觀測器故障診斷仿真69-75
• 5.3.1 調(diào)距槳模型參數(shù)69-71
• 5.3.2 故障檢測與隔離71-72
• 5.3.3 仿真結(jié)果分析72-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 6 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 總結(jié)76
• 6.2 展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 在學(xué)研究成果82-83
• 致謝83

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 李昌斌;電力推進(jìn)船的動力系統(tǒng)建模與仿真[J];船電技術(shù);2004年03期

2 萬佑紅;王鎖萍;蔣國平;;基于觀測器的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)辨識新方法研究[J];電子學(xué)報;2010年05期

3 張柯;姜斌;;基于故障診斷觀測器的輸出反饋容錯控制設(shè)計[J];自動化學(xué)報;2010年02期

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本文編號：790673