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基于滑模观测器的广义系统的故障诊断与重构
摘要
为了确保工业系统的可靠性和可持续性，故障诊断和重构已成为关键的技术。本文提出了一种基于滑模观测器的广义系统的故障诊断与重构方法，该方法可以有效地检测和诊断系统中的故障，并提供系统重构策略，以恢复系统的正常运行。
本文首先介绍了滑模控制和滑模观测器的基本原理，然后详细描述了基于滑模观测器的广义系统故障诊断与重构的方法。该方法利用滑模观测器对系统状态进行估计，进而利用残差信号检测系统中的故障。一旦故障被检测到，该方法提供了一种基于模型参考自适应控制的重构策略，该策略可以在不影响系统正常运行的同时，使系统重新达到预期的性能水平。最后，为了证明该方法的有效性，我们通过数值仿真的方式对一个电力传动系统进行了故障诊断和重构的实验。
实验结果表明，基于滑模观测器的广义系统的故障诊断与重构方法能够及时地检测到系统故障，并提供一种可行的重构策略，以恢复系统的正常运行。该方法具有良好的鲁棒性和可靠性，适用于不同类型的工业系统。
关键词：滑模观测器；广义系统；故障诊断；重构
Abstract
Toensurethereliabilityandsustainabilityofindustrialsystems,faultdiagnosisandreconfigurationhavebecomecriticaltechnologies.Thispaperproposesafaultdiagnosisandreconfigurationmethodforgeneralizedsystemsbasedonslidingmodeobservers,whichcaneffectivelydetectanddiagnosefaultsinthesystemandprovidesystemreconfigurationstrategiestorestorenormalsystemoperation.
Thispaperfirstintroducesthebasicprinciplesofslidingmodecontrolandslidingmodeobservers,andthendescribesindetailthemethodforfaultdiagnosisandreconfigurationofgeneralizedsystemsbasedonslidingmodeobservers.Thismethodusesslidingmodeobserverstoestimatesystemstates,andthenusesresidualsignalstodetectfaultsinthesystem.Onceafaultisdetected,themethodprovidesamodel-referenceadaptivecontrol-basedreconfigurationstrategythatcanrestorethesystemtotheexpectedperformancelevelwithoutaffectingitsnormaloperation.Finally,todemonstratetheeffectivenessofthemethod,weconductedfaultdiagnosisandreconfigurationexperimentsonapowertransmissionsystemusingnumericalsimulations.
Experimentalresultsdemonstratethatthefaultdiagnosisandreconfigurationmethodforgeneralizedsystemsbasedonslidingmodeobserverscantimelydetectsystemfaultsandprovidefeasiblereconfigurationstrategiestorestorenormalsystemoperation.Themethodhasgoodrobustnessandreliabilityandissuitablefordifferenttypesofindustrialsystems.
Keywords:slidingmodeobserver;generalizedsystem;faultdiagnosis;reconfiguration