[发明专利]一种切换拓扑下的多机协同故障诊断方法

摘要

本发明公开了一种切换拓扑下的多机协同故障诊断方法，首先，构建每个拓扑结构的多机系统连接图，并以有向图表示，得到每个拓扑结构的拉普拉斯矩阵和自回路矩阵；其次，得到每个节点飞行器的状态方程和输出方程，对于每个节点，建立具有执行器故障的系统模型；然后，针对每个节点，构造基于有向图的全局增广系统状态方程；最后，建立多机协同故障诊断观测器，将采集到的每个节点的输入数据、输出数据送入该观测器，得到每个节点的故障估计值，从而对飞行控制系统执行器故障进行估计。本发明能实现协同飞行控制系统中任意一个节点出现的故障或多个节点同时出现故障时的在线诊断，还可对飞行控制系统进行在线故障诊断和实时的故障估计。

主权项

1.一种切换拓扑下的多机协同故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)构建每个拓扑结构的多机系统连接图，并以有向图表示，得到每个拓扑结构的拉普拉斯矩阵Lk和自回路矩阵Gk，其中，k＝1,...,M，M是拓扑结构的数目；(2)对非线性飞行器在线工作点进行线性化，得到每个节点飞行器的状态方程和输出方程；对于每个节点，将飞行器状态向量和故障向量扩充为增广向量后，建立具有执行器故障的系统模型；对于第i个节点，具有执行器故障的系统模型：上式中，x_i(t)、u_i(t)、y_i(t)、f_i(t)、ω_i(t)、分别为第i个节点飞行器的状态向量、输入向量、输出向量、故障向量、扰动向量、状态向量的微分、故障向量的微分，矩阵A、B、C、D₁、D₂、H分别为飞行器的系统矩阵、输入矩阵、输出矩阵、系统干扰分布矩阵、输出干扰分布矩阵和故障分布矩阵，I为单位矩阵，N为每个拓扑的节点数目；(3)针对每个节点，构造基于有向图的全局增广系统状态方程；(4)根据构建的有向图、采集到的每个节点飞行器的状态方程和输出方程，建立多机协同故障诊断观测器、全局增广故障诊断观测器状态方程和全局增广误差方程；将采集到的每个节点飞行器的输入数据、输出数据送入多机协同故障诊断观测器，得到每个节点的故障估计值，从而对飞行控制系统执行器故障进行估计。