现代故障诊断与容错控制2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

现代故障诊断与容错控制PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

上篇 理论与方法3

第1章 绪论3

1．1引言3

1．2非线性系统的故障检测与诊断技术4

1．2．1动态系统故障检测与诊断技术的一些概念与名词4

1．2．2方法的分类与概述5

1．2．3当前的热点问题10

1．3容错控制技术11

1．3．1容错控制中的基本概念与名词11

1．3．2容错控制的主要方法11

1．3．3热点与难点问题15

1．4本书内容概述16

本章参考文献18

第2章 基于主元分析的传感器故障诊断与重构方法24

2．1引言24

2．2基于主元分析的故障检测26

2．2．1主元分析（PCA）26

2．2．2基于PCA的故障检测28

2．3基于PCA的故障传感器重构30

2．3．1迭代方法31

2．3．2未重构的方差31

2．4重构残差与故障的传播32

2．4．1基于重构变量构成的残差（重构残差）32

2．4．2故障在残差序列中的传播33

2．5基于传感器有效度指标的故障辨识35

2．5．1设计方法与特性36

2．5．2基于残差指数加权移动平均（EWMA）的故障辨识36

2．6锅炉过程的应用研究39

2．7结束语43

本章参考文献44

第3章 基于小波变换的故障诊断方法46

3．1引言46

3．2小波变换的基本原理46

3．2．1预备知识46

3．2．2小波与小波变换47

3．3基于小波变换的函数的局部正规性描述49

3．4奇异性的检测51

3．5基于小波变换的动态系统的故障检测53

3．5．1基于连续小波变换的极值点进行故障检测53

3．5．2基于离散小波变换检测随机信号频率结构的突变55

3．6仿真研究56

3．7结束语57

本章参考文献58

第4章 强跟踪滤波器理论及其在非线性系统故障诊断中的应用60

4．1引言60

4．2强跟踪滤波器（STF）的引入60

4．3一种带次优渐消因子的扩展卡尔曼滤波器（SFEKF）63

4．3．1一个有用的定理63

4．3．2次优渐消因子的确定65

4．4一种带多重次优渐消因子的扩展卡尔曼滤波器（SMFEKF）68

4．4．1SMFEKF的导出68

4．4．2STF与扩展卡尔曼滤波器（EKF）的性能比较分析72

4．5相关噪声干扰下的SMFEKF算法76

4．6有色噪声干扰下的SMFEKF算法80

4．6．1一种非线性平滑器81

4．6．2SMFEKF算法82

4．7非线性系统状态与参数的联合估计方法83

4．8非线性系统的伪偏差分离估计（PSBE）算法85

4．9相关噪声下非线性系统的PSBE算法89

4．10有色噪声下的PSBE算法91

4．11关于STF鲁棒性的仿真研究96

4．12六种带遗忘因子的递推估计算法的比较研究101

4．12．1模型与算法101

4．12．2Monte Carlo随机仿真实验103

4．12．3SFEKF与递推最小二乘（RLS）类算法的关系105

4．13基于STF的非线性系统的故障诊断105

4．13．1一种非线性系统“参数偏差”型故障（FDDPB）的检测与诊断方法106

4．13．2FDDPB算法的典型应用109

4．14结束语113

本章参考文献113

第5章 基于遗传算法的故障诊断方法117

5．1生物学中的一些基本概念117

5．1．1DNA编码117

5．1．2遗传信息的流动117

5．1．3重组（recombination）118

5．1．4变异（mutation）118

5．2（人工）遗传算法的基本知识119

5．2．1概述119

5．2．2经典的遗传算法119

5．3基于遗传算法的最优统计聚类分析121

5．3．1典型故障数据集的聚类问题121

5．3．2高维数据聚类问题的遗传算法123

5．3．3仿真例子124

5．4遗传算法在故障诊断专家系统中的应用125

5．4．1基于遗传算法的推理方法126

5．4．2基于遗传算法的学习方法126

5．5结束语127

本章参考文献127

第6章 神经网络技术及其在故障诊断中的应用128

6．1引言128

6．1．1神经网络与故障诊断128

6．1．2神经网络技术的发展与现状129

6．2神经网络基础131

6．2．1神经元模型131

6．2．2神经网络的拓扑结构133

6．2．3神经网络的学习规则134

6．3典型结构的神经网络137

6．3．1反向传播（BP）网络137

6．3．2径向基函数（RBF）网络140

6．3．3Hopfield网络141

6．3．4自组织特征映射网络142

6．3．5递归神经网络143

6．4改进型BP算法及其在故障诊断中的应用144

6．4．1改进型BP算法145

6．4．2在船舶主柴油机冷却系统故障诊断中的应用146

6．5集成BP算法、多重结构神经网络（MNN）及其应用150

6．5．1集成BP算法150

6．5．2基于层次分类诊断模型的MNN151

6．5．3在船舶主柴油机故障诊断中的应用153

6．6结束语156

本章参考文献156

第7章 模糊理论及其在故障诊断中的应用158

7．1引言158

7．2模糊集合理论基础159

7．2．1模糊集合的概念及基本运算159

7．2．2模糊关系与模糊矩阵165

7．2．3模糊模式识别167

7．3模糊逻辑系统168

7．3．1模糊逻辑系统结构168

7．3．2模糊规则库169

7．3．3模糊推理机170

7．3．4模糊化和反模糊化单元173

7．3．5高木-关野模糊逻辑系统175

7．3．6模糊逻辑系统在故障诊断中的应用175

7．4模糊神经网络178

7．4．1模糊逻辑系统与神经网络178

7．4．2神经网络-模糊推理协作系统179

7．4．3模糊神经网络模型180

7．4．4模糊神经网络（FNN）学习方法182

7．4．5网络的剪裁183

7．5基于FNN和模糊逻辑的FDD系统示例184

7．5．1FDD系统概述184

7．5．2知识获取与学习样本组织185

7．5．3FNN系统构造与仿真结果187

7．5．4FNN输出的模糊规则解释189

7．6结束语190

本章参考文献190

第8章 基于定性与定量过程知识的集成故障诊断方法191

8．1引言191

8．2定性推理：符号定向图（SDG）方法192

8．2．1定性模型192

8．2．2故障诊断192

8．3定性与定量的集成推理方法192

8．3．1模糊集193

8．3．2定量知识的图形描述194

8．3．3应用领域195

8．3．4定性与定量模型的仿真方法196

8．4故障诊断方法196

8．4．1定性与定量模型的构造197

8．4．2规则的推导199

8．5应用例子200

8．5．1诊断系统200

8．5．2诊断结果201

8．6多重故障情形202

8．7结束语204

本章参考文献204

第9章 基于模式识别方法的动态多变量系统的故障诊断207

9．1引言207

9．2动态时间规整（DTW）算法209

9．2．1约束条件的选取210

9．2．2DTW算法211

9．3基于DTW算法的故障诊断方法213

9．4实例研究214

9．4．1过程描述215

9．4．2仿真研究217

9．5基于PCA与DTW的故障诊断方法220

9．6结束语222

本章参考文献222

第10章 线性系统的容错设计方法225

10．1引言225

10．2基于参数空间的容错极点配置方法227

10．2．1问题描述228

10．2．2极点可行区域与特征多项式系数之间的关系229

10．2．3对执行器故障的容错控制器设计231

10．2．4对执行器及传感器故障的输出反馈容错控制律设计233

10．2．5仿真示例234

10．2．6小结235

10．3基于Riccati型方程的容错设计方法236

10．3．1Riccati方程的一个性质237

10．3．2对执行器故障的容错状态反馈控制律238

10．3．3对传感器故障的容错控制律设计239

10．3．4仿真示例240

10．4时滞不确定性系统的鲁棒容错控制241

10．4．1问题描述242

10．4．2基本容错控制器的设计方法242

10．4．3鲁棒容错控制器设计243

10．4．4仿真示例245

10．5控制律容错重组方法246

10．5．1问题陈述246

10．5．2基本设计方法247

10．5．3仿真示例249

10．6容错控制系统设计的计算机辅助设计（CAD）方法250

10．6．1问题陈述与方法原理251

10．6．2控制器参数设计的CAD方法252

10．6．3多变量稳定容错控制器的设计254

10．6．4设计示例256

10．6．5设计过程的实施257

10．7结束语258

本章参考文献259

第11章非线性系统的自适应容错控制261

11．1引言261

11．2一般模型控制的基本原理262

11．3基于强跟踪滤波器的自适应一般模型控制（AGMC）263

11．3．1基于参数估计的AGMC方法263

11．3．2基于输入等价干扰的AGMC方法264

11．3．3实验研究265

11．4非线性系统的自适应容错一般模型控制-271

11．4．1传感器自适应容错一般模型控制271

11．4．2仿真研究273

11．5结束语275

本章参考文献275

下篇 仿真与应用279

第12章 双线性故障检测观测器及其在液压驱动系统中的应用279

12．1引言279

12．2双线性故障检测观测器（BFDO）279

12．2．1双线性模型279

12．2．2BFDO的结构280

12．2．3BFDO的设计282

12．3液压系统的故障检测与分离284

12．3．1液压系统的建模284

12．3．2液压系统的故障诊断291

12．4结束语297

本章参考文献297

第13章 一个连续搅拌釜式反应器（CSTR）的集成故障诊断与容错控制299

13．1引言299

13．2CSTR的故障模型299

13．3集成故障诊断与容错控制策略301

13．4仿真研究303

13．5结束语306

本章参考文献307

第14章 非线性自适应观测器及其在闭环非线性系统元部件故障诊断中的应用308

14．1引言308

14．2非线性自适应观测器309

14．2．1非线性自适应观测器的设计方法309

14．2．2仿真研究309

14．3闭环非线性系统元部件故障的检测与诊断311

14．3．1CSTR模型312

14．3．2控制律与故障诊断算法312

14．3．3仿真研究313

14．4结束语315

本章参考文献315

第15章 船舶舵桨装置控制系统的FDD系统开发317

15．1引言317

15．2对象系统概述319

15．2．1系统结构及工作原理319

15．2．2主要故障现象与原因320

15．3故障诊断方案321

15．3．1故障树诊断方法322

15．3．2专家系统方法324

15．3．3神经网络方法327

15．4故障诊断系统总体结构及辅助功能329

15．5结束语332

本章参考文献333

第16章船舶机舱系统的一种综合安全控制策略334

16．1引言334

16．2安全控制系统结构与实现方法336

16．2．1系统结构336

16．2．2信号校验的实现方法338

16．2．3船舶主机故障诊断仿真系统341

16．2．4误操作检测与处理——计算机辅助操作（CAO）系统343

16．2．5针对外部因素的安全控制实现方法345

16．3结束语347

本章参考文献347