[发明专利]控制器、观测器及其应用

权利要求书

1.一种向系统提供健康监测的方法，包括：

确定恰当的控制输入与控制输出对；

确定每个输入/输出对的阶数；

建立匹配的扩张状态观测器以估计状态和扰动；

调整至少一个整定参数的值从而获得稳定的输出跟踪；

为估计扰动确定至少一个标称条件；

在计算机组件中实现匹配的扩张状态观测器，所述计算机组件接收来自与所述系统可操作地连接的传感器的信号；

使用所述匹配的扩张状态观测器处理所述信号以估计所述扰动；

监视所述至少一个标称条件与估计的扰动之间的变化；和

从所述变化提取故障信息。

2.一种监测系统健康的方法，包括：

接收来自传感器的感测数据，所述传感器可操作地与所述系统连接以测量输出(y)；

存储与所述输出(y)耦合的被应用于所述系统的输入(u)；

使用扩张状态观测器来处理所述输入(u)和所述输出(y)，所述扩张状态观测器被设计为估计与耦合所述输入(u)与所述输出(y)的模型关联的扰动(f)和至少一个状态；以及

比较所述扰动(f)与标称扰动以得出变化。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

对与特性变量关联的系统故障建模；以及

通过比较所述变量与所述扰动来确定故障。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：

通过将所述扰动馈送到抗扰控制器中以创建适于消除所述扰动的新命令信号来消除所述扰动。

5.根据权利要求2所述的方法，其中所述扰动(f)包括：未建模的动态特性(f_m)、未建模的外部扰动(f_d)、状态标称对象不准确性(f_s)、时变的对象退化(f_t)、大模型结构变化引起的故障(f_f)、时变模型参数(f_p)以及健康退化(f_h)。

6.根据权利要求2所述的方法，还包括适于消除所述扰动(f)的抗扰控制器。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述抗扰控制器消除所述扰动以使得与所述系统关联的对象动态特性和扰动被从所述系统去除。

8.根据权利要求7所述的方法，其中一控制器被应用于所述系统以使得所述输出(y)跟随参考项(r)。

9.一种用于对象的健康监测系统，包括：

计算机，所述计算机适于接收来自传感器的信号，所述传感器可操作地与所述对象连接；

所述对象的输出(y)，所述对象的输出(y)是根据所述信号确定的；

输入(u)，所述输入(u)是根据被应用于所述对象的控制信号确定的；

扩张状态观测器，所述扩张状态观测器适于估计与所述输入(u)和所述输出(y)关联的扰动(f)和状态；

监测器，所述监测器适于比较所述扰动(f)与标称的扰动；和

与所述监测器匹配的特定故障信息的模型，用于确定特定的故障。

10.根据权利要求9所述的系统，还包括：

抗扰控制器，所述抗扰控制器适于生成去除未知的扰动和对象动态特性的消除信号。

11.根据权利要求10所述的系统，还包括：

一控制器，其中该控制器输出一新输入(uo)以使得所述输出(y)跟随参考项(r)；以及

包含所述新输入(uo)和所述消除信号之和、来自所述计算机的、经由所述输出被应用于所述对象的控制信号。