基于滑模变结构的非线性系统故障重构方法

故障重构方法在实现故障检测和分离的同时，还可以辨别故障类型、估计其严重程度及发展趋势，为系统采取有效措施消除其对生产过程的影响提供更充分的依据。然而，实际工程中存在的非线性、不确定性以及发生的故障为非线性等因素，很大程度上制约了该方法在实际中的应用。.本项目从提高故障重构机制对不确定性的鲁棒性以及对故障的敏感性等几个方面着手，以不确定因素机理分析为基础，观测器为技术手段，滑模变结构理论作指导，实时鲁棒故障重构为目的，建立不确定因素的描述与处理方法，阐明故障重构机制，研究滑模变结构观测器设计方法，进而重点围绕扰动对故障重构的影响最小化、扰动与故障解耦、精确故障重构、较微弱的缓变故障重构、执行器与传感器一体化故障重构等方法开展研究。通过仿真实验和风力发电机现场实验，探讨故障重构的工程实际应用，从而形成一种基于滑模变结构的非线性系统故障重构方法，为不确定非线性系统故障检测与诊断提供新的技术模式。

控制系统的故障诊断一直是理论和工程实际应用中重点关注和迫切需要解决的关键问题之一。基于系统解析模型并结合现代控制理论与方法的故障诊断技术是一种在控制系统中广泛应用的方法。然而，非线性、建模误差和未知输入扰动等因素的存在，使其在工程实际中的应用带来了很大的局限性。. 本项目从提高故障重构机制对不确定性的鲁棒性以及对故障的敏感性等几个方面着手，首先，对发生执行器、传感器及被控对象故障的系统，建立其过程模型统一采取未知输入模型描述方法，探讨工程实际对象的不确定模型处理机制。然后，提出基于状态切换的混合结构控制策略，建立基于干扰解耦技术的故障重构方法。针对减少滑模变结构抖动问题，提出降低滑模控制器中不连续项的方法，研究一种将滑模观测器的常数增益自适应调整方法。进而重点围绕基于线性坐标变换的故障精确重构、集成观测器的微弱缓变故障的鲁棒诊断、放宽设计中关键参数的选择条件等方法开展研究。考虑执行器回路和测量回路中同时含有未知输入扰动的情况，提出一种传感器故障重构算法。最后以风力发电机等为对象，对所提出的鲁棒故障重构方法进行工程验证。从而形成一种有效和可供工程应用的滑模变结构的非线性系统故障重构方法。. 项目研究期间，发表论文23篇，其中SCI收录4篇、EI收录9篇；出版鲁棒故障检测与重构专著1部；授权专利1项；新获批国家自然科学基金面上项目、湖南省自然科学基金重点项目、湖南省专业综合改革试点项目各1项；1人入选湖南省高校学科带头人培养对象；培养研究生8人。