[发明专利]一种车辆横向动力远程测控系统的故障检测方法

摘要

本发明涉及系统故障检测领域，尤其涉及一种车辆横向动力远程测控系统的故障检测。采用如下步骤：建立车辆横向动力远程测控系统的状态空间模型；采用伯努力随机变量描述TCP类协议下多测量信道存在数据包丢失的特性；将信道的量化误差由对数函数表示；利用具有数据包丢失和量化误差的测量值，设计基于观测器的故障检测滤波器产生残差；利用间歇测量值中的数据包信息，定义基于广义传递函数算子的及指标，使该指标最大化；通过解修正的Riccati方程，得到滤波器参数矩阵；计算残差评价函数值，设定判定逻辑，实现故障检测。本发明可实现TCP类协议下存在数据包丢失和量化误差的车辆横向动力远程测控系统的故障检测，提高检测的可靠性。

主权项

1.一种车辆横向动力远程测控系统的故障检测方法，其特征在于：建立车辆横向动力远程测控系统的状态空间模型；采用独立同分布的伯努力随机变量描述TCP类协议下多测量信道存在数据包丢失的特性；将信道的量化误差用对数函数表示；利用具有数据包丢失和量化误差的测量输出，设计基于观测器的故障检测滤波器产生残差信号；利用间歇测量值的数据包信息，定义基于广义传递函数算子的H_∞/H_∞和H_‑/H_∞指标，使性能指标达到最大化；借助于修正的递推Riccati方程，得到该故障检测滤波器参数矩阵的解析形式；计算残差评价函数值，设定判定逻辑，实现故障检测，根据车辆横向动力远程测控系统的运动学规律，对该系统建立如下形式的状态空间模型：其中x(k)∈Rⁿ、z(k)∈R^q、分别表示状态变量、控制输入、动力系统的本地观测值、过程扰动和故障；x₀为系统初始状态；A(k)，B(k)，B_d(k)，B_f(k)和C(k)为已知的时变矩阵；信号z(k)为理想的输出信号，为一中间变量；在由TCP类协议搭建的测控系统中，测量值会受到多重数据包丢失与量化误差的影响，测控系统的远程测量方程建模如下：y(k)＝Ξ(k)τ(z(k))+D_v(k)v(k)其中y(k)为系统方程实际输出；τ(z(k))为对数量化函数；D_v(k)为测量通道上的噪声及增益矩阵；代表观测噪声；Ξ(k)：＝diag{γ₁(k)，...，γ_q(k)}，为主对角线元素是伯努利随机变量的对角矩阵，γ_i(k)，i＝1，...，q为概率密度函数定义在[0，1]区间上的独立同分布的随机变量；γ_i(k)的均值和方差已知，分别表示为ρ_i(k)和二者可由基于TCP类协议的测控网络的时间戳标记统计得到；实际测量方程中的τ(z(k))＝[τ₁(z₁(k))，...，τ_q(z_q(k))]^T表示对数量化器，其中z_i(k)，i＝1，...，q表征了z(k)的各个通道，对τ_i(·)，i＝1，...，q，下述符号表征了量化水平集合：其中χ_i，i＝1，...，q表示量化密度，对数量化器定义如下：其中