混杂系统故障诊断的粒子滤波与键合图方法.pdfVIP

混杂系统故障诊断的粒子滤波与键合图方法 林吉凯。等 混杂系统故障诊断的粒子滤波与键合图方法 ParticleFilteringandBondGraphMethodsforFaultDiagnosisofHybridSystem 林 专凯 怕放 来 ·鸟舍木猩 (新疆大学电气工程学院，新疆 乌鲁木齐 830047) 摘 要：混杂系统故障诊断的关键在于系统模型的建立及状态的估计。利用粒子滤波在混杂系统状态估计上的优势和键合图易于 系统建模的特点，提出了一种基于粒子滤波和键合图理论的混杂系统故障诊断方法。首先把系统用键合 图语言描述，进而得出系统 的状态方程 。然后利用粒子滤波算法 ，同时估计系统的离散和连续状态 ，当残差超过阈值时，认为系统发生故障。最后在三容水箱传 感器故障诊断中验证了该方法的有效性。 关键词：混杂系统 电磁阀 传感器 粒子滤波 键合图 状态估计 故障诊断 中图分类号 ：I 77；TH81 文献标志码：A DOI：10．16086／j．cnki．issnlO00～0380．201512004 Abstract：Modelestablishmentandstateestimationarethekeypointsoffaultdiagnosisforhybridsystems．Byusinghteadvanatgesofparticle filteringinstateestimationforhybridsystem，andhtefeatureofbondgraphforestablishingsystem modeleasily，htefaultdiagnosismehtod basedonparticlefilteringandbondgraphhteoryofrhybridsystem isproposed．Fimfly。thesystem isdescribedusingbondrgaphlanguage．and htencometohtestateequationofthesystem．Byadoptingparticlefilteringalgorithm，thediscreteandcontinuousstatesofhtesystem are estimatedsimultna eously；whenhteresidual valueexceedshtehtreshold。thensystem failurewillbeconsidered．Theeffectivenessofthismethod isverifiedinfaultdiagnosisofthesensorsinthree—tanksystem． Keywords：Hybridsystem Electromangeticvalve Sensor Particlefiltering Bondrgaph Stateestimation Faultdiagnosis 0 引言 =f(xk_l，¨)+Vk (1) z g( ， )+ 混杂系统是一类其所含元件同时包含了连续和离 式中：xkeR表示Jj}时刻的系统状态向量 ，其初始概率密 散状态行为的系统，对其进行准确的状态估计是设计 度函数已知为p(X o )； ∈ 表示 l|}时刻的输人 (控制) 其闭环控制系统和基于模型的故 诊 算法的关键。 向量 ；zkeR表示输出向量；和 分别为状态噪声和观 混杂系统的建模和诊断方法有多种H ，其中，键合图 测噪声 ；．厂(．)和g(．)分别表示状态转移函数和观测函数。 对混杂系统建模有其独特的优势，在机械及电气系统