一种非线性系统自适应故障检测与估计

摘要:

针对非线性系统在复杂工况下的故障检测与估计问题，提出了一种基于鲁棒自适应观测器的故障诊断方法。基于线性矩阵不等式（LMI）设计了能够同时处理乘性故障和外部干扰的鲁棒观测器。引入自适应律对故障参数进行在线估计，利用李雅普诺夫稳定性理论分析了观测器的收敛性，并通过LMI约束条件确保系统在干扰下的鲁棒性。设计了故障阈值生成机制，结合残差信号的动态特性，实现了故障的快速检测与隔离。为验证方法的有效性，以单连杆柔性关节机械臂为研究对象，建立了包含执行器增益故障和部件故障的非线性模型，并通过仿真实验验证了所提算法在复合故障下的性能。实验表明，该方法能够在存在建模不确定性和外部干扰的情况下，准确故障检测，并实现对故障参数的快速跟踪估计，验证了算法的鲁棒性和实用性。

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