混杂系统故障诊断的粒子滤波器方法.pdfVIP

第 49卷 第 6期 上 海 交 通 大 学 学 报 V01．49NO．6 2015年 6月 JOuRNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITY Jun．2015 文章编号 ：1006—2467(2015)06—0849—06 DOI：10．16183／j．cnki。jsjtu．2015．06．019 混杂系统故障诊断的粒子滤波器方法 李雄杰 。， 周 东华 (1．浙江工商职业技术学院 电子与信息工程学院，浙江 宁波 315012；2．清华大学 自动化系，北京 100084) 摘 要 ：针对混杂系统故 障诊 断难题 ，在对混杂系统描述的基础上，根据混杂系统的随机滤波公 式，给 出了混杂系统状态估计及 离散模态识别的粒子滤波算法，并将此算法扩展到混杂系统状态与 参数的联合估计 ，最后利用修正的Bayes算法作 出故障判 决，实现 了混杂系统的故障诊 断．通过对 两容水箱这个典型混杂系统的仿真实验 ，结果表明，此方法不仅能准确、快速地诊断出混杂系统故 障，而且在故障发生时能够保持 比较高的状态与参数估计精度．本方法可推广应用于混杂系统的自 适应滤波、可靠性预测、容错控制等领域． 关键词 ：混杂系统 ；粒子滤波器；故障诊 断；状态估计 ；离散模态识别 中图分类号：TP277 文献标志码：A FaultDiagnosisBasedonParticleFilterforHybridSystem LIXiong-jie ¨。 ZHOUDong—hua (1．DepartmentofElectronicandInformationEngineering，ZhejiangBusinessTechnologyInstitute， Ningbo315012，Zhejing，China；2．DepartmentofAutomation，TsinghuaUniversity， Beijing100084，China) Abstract：Aimedattheproblem offaultdiagnosisin thehybridsystem ，aparticlefilteralgorithm forhy— bridsystem stateestimationanddiscretemodalidentificationwasproposed．Theproposedalgorithm was spreadtojointestimationofstateandparameters，modifiedBayesalgorithmwasutilizedtogivefaultjudg— ment，andfaultdiagnosisofhybridsystem wasimplemented．Theresultsofthesimulationofthetwo—tank stateestimationandfaultdiagnosisshow thattheproposedalgorithm can notonlyaccuratelydiagnosethe hybrid system fault，maintainbetterstateandparameterestimation accuracywhen faultoccurs，butalso beusedforadaptivefiltering，reliabilityprediction，faulttolerantcontrolandmanyotherfields． Keywords：hybridsystem ；particlefilter；faultdiagnosis；stateestimation；discretemodalidentification 混杂系统是指既包含连续 、离散动态特性的复 20世纪 90年代始 ，混杂系统逐渐成为控制科学 、计 杂系统 ，Witsenhausen于 1966年 发表 了首篇混 杂 算机科学和数学等领域关注 的重点