[发明专利]基于非线性随机模型的列车悬架系统传感器故障检测方法

摘要

本发明公开了一种基于非线性随机模型的列车悬架系统传感器故障检测方法，其包括如下步骤(a)对列车车辆悬架系统进行建模，同时考虑外界干扰等建模不确定性对于系统的动态影响；(b)在列车运行过程中，获得动车/拖车车体与动车/拖车转向架的垂直位移，垂直加速度，俯仰角，俯仰角加速度信号；(c)将系统状态与未知干扰进行重构，形成新的闭环控制系统；(d)设计未知输入观测器，对新的闭环控制系统的状态进行估计，同时构造包含故障信息的残差信号；(e)根据接受区域生成故障报警阈值，依据假设检验决策判断是否报警，并构造置信区间，得到故障要可被检测到应满足的条件，控制故障检测的误报率与漏报率。

主权项

一种基于非线性随机模型的列车悬架系统传感器故障检测方法，其特征在于：包括如下步骤(a)对列车悬架系统进行建模，同时考虑外界干扰建模不确定性对于系统的动态影响；(b)在列车运行过程中，获得动车/拖车车体与动车/拖车转向架的垂直位移，垂直加速度，俯仰角，俯仰角加速度信号；(c)将系统状态与未知干扰进行重构，形成新的闭环控制系统；(d)设计未知输入观测器，对新的闭环控制系统的状态进行估计，同时构造包含故障信息的残差信号；(e)根据接受区域生成故障报警阈值，依据假设检验决策判断是否报警，并构造置信区间，得到故障能够被检测到应满足的条件，控制故障检测的误报率与漏报率；所述步骤(a)中对列车悬架系统的建模包括悬架系统垂向动力学建模，外界干扰不确定性建模以及悬架传感器故障建模，所述系统空间状态方程为：x(k+1)＝Ax(k)+Dd(k)+Bg(x,u,k)+δ(k)z(k)＝Cx(k)+Fsf(k)+η(k)其中x(k)∈Rn是车辆运动状态变量，包括车体和转向架的垂向位移以及车体和转向架的俯仰角；g(x,u,k)是基于x(k)和u(k)的非线性向量函数；δ(k),η(k)分别为过程噪声和测量噪声，且为独立的高斯白噪声序列，分别满足分布和其方差可分别表示为：Q(k)＝diag{q2(1),q2(2),…,q2(i)}和R(k)＝diag{r2(1),r2(2),…,r2(j)}；q2(1),q2(2),...,q2(i)为Q(k)对角线元素，r2(1),r2(2),...,r2(j)为R(k)对角线元素，z(k)∈Rr是系统的测量信号，包括车体和转向架的垂向位移和俯仰角；f(k)∈Rs为常值传感器故障；A∈Rn×n,B∈Rn×n,C∈Rr×n,D∈Rn×q为状态空间方程相应的系数矩阵，Fs为故障分布矩阵。