[发明专利]考虑事件驱动及输出饱和的动车组鲁棒滤波故障检测方法

摘要

本发明公开了一种考虑事件驱动及输出饱和的动车组鲁棒滤波故障检测方法，属于信号处理领域，具体包括如下步骤：考虑输出饱和的动车组状态空间模型建立及触发策略设计步骤；事件驱动的鲁棒滤波器设计步骤，离线设计滤波器增益：设定滤波器初值，计算中间变量，计算一步预测状态估计误差协方差上界，计算滤波器增益，计算状态估计误差协方差上界，在线计算状态估计值：设定状态估计初值，计算一步状态预测值，计算新息，计算状态估计值；故障检测策略设计步骤，计算残差，计算故障检测统计量，计算残差二阶矩上界，计算故障检测阈值，设定故障检测逻辑。本发明故障检测方法，能够实时在线检测系统故障，提高了动车组安全性和可靠性。

主权项

1.考虑事件驱动及输出饱和的动车组鲁棒滤波故障检测方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1：建立考虑输出饱和的动车组状态空间模型，并设计触发策略；建立考虑输出饱和的动车组状态空间模型：其中，为系统状态，为控制输入，为测量输出；为过程噪声，为测量噪声；为过程参数，为测量参数；为过程参数不确定性，为测量参数不确定性；为执行器故障；为饱和系数，为饱和函数；上述随机变量满足下列条件：初始系统状态x(0)的均值为协方差为P₀，二阶矩为Σ₀；噪声w(k)，v(k)的均值为零，协方差分别为Σ_w(k)，Σ_v(k)；参数不确定性A_δ(k),B_δ(k),C_δ(k)的均值为零，协方差分别为Λ(k)的均值为Λ_c(k)，二阶矩为Σ_Λ(k)；饱和系数Λ(k)具体形式如下：其中，第i个分量λ_i(k)服从下述伯努利分布：给定向量饱和函数g(·)具体形式如下：其中，为符号函数，为饱和边界；设计触发策略：当前k时刻的第i个传感器的测量值满足下述触发条件时才会被传输：||y_i(k)‑y_i(k‑l)||₂＞δ_i,  (5)；其中，y_i(k‑l)为之前传输的第i个传感器的测量值，为触发阈值；令k_t,1,k_t,2,…为触发时刻序列，则实际传输的测量值为步骤2：设计事件驱动的鲁棒滤波器，具体包括如下步骤：步骤2.1：离线设计滤波器增益，具体包括如下步骤：步骤2.1.1：设定滤波器初值步骤2.1.2：计算中间变量步骤2.1.3：计算一步预测状态估计误差协方差上界步骤2.1.4：计算滤波器增益步骤2.1.5：计算状态估计误差协方差上界步骤2.2：在线计算状态估计值，具体包括如下步骤：步骤2.2.1：设定状态估计初值步骤2.2.2：计算一步状态预测值步骤2.2.3：计算新息步骤2.2.4：计算状态估计值步骤3：设计故障检测策略，具体包括如下步骤：步骤3.1：计算残差步骤3.2：计算故障检测统计量步骤3.3：计算残差二阶矩上界步骤3.4：计算故障检测阈值步骤3.5：设定故障检测逻辑若故障检测统计量小于等于所述故障检测阈值，即T_D(k)≤J_D(k)时，则系统正常；若故障检测统计量大于所述故障检测阈值，即T_D(k)＞J_D(k)时，则系统故障。