[发明专利]一种化工液位过程控制系统的鲁棒故障诊断方法

摘要

本发明涉及化工技术领域，公开了一种化工液位过程控制系统的鲁棒故障诊断方法，包括：步骤1建立化工过程液位控制系统模型的状态方程和输出方程并对其进行简化；步骤2针对步骤1所述系统方程，设计故障诊断观测器；步骤3构造系统误差动态方程；步骤4对系统进行敏感性和鲁棒性分析，得到故障诊断观测器的增益矩阵Li和Hi；步骤5设定阈值Jth，构造残差评价函数。与现有技术相比，本发明能在线检测出发生的故障并且准确地对故障进行估计，具有高敏感性和较强的鲁棒性，实现了故障诊断系统对外部扰动的消除，有重要的实用参考价值。

主权项

1.一种化工液位过程控制系统的鲁棒故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立化工过程液位控制系统模型的系统方程，其包括状态方程和输出方程，并对其进行简化；步骤2：针对步骤1所述系统方程，设计故障诊断观测器，所述故障诊断观测器以及残差信号设计如下：其中，分别表示是系统模型的状态估计向量和故障估向量，r(t)∈R^m是用来检测故障的残差信号，Rⁿ表示n维实向量集，R^p表示p维实向量集，R^m表示m维实向量集，表示n_f维实向量集，表示n_d维实向量集，L_i、H_i，i＝1,···,N为故障诊断观测器增益矩阵；A_i,B_i,C_i,F_1i,F_2i为常实数矩阵，(A_i，C_i)，i＝1,···N是可测的，矩阵F_2i是满秩矩阵；x(t)∈Rⁿ、u(t)∈R^p、y(t)∈R^m分别表示系统模型的状态、控制输入和可测量输出，σ_i(t)是切换信号，其需要满足步骤3：根据步骤2所述故障诊断观测器，构造系统误差动态方程；步骤4：对化工液位过程控制系统进行敏感性和鲁棒性分析并证明，得到基于比例积分观测器的化工过程液位控制系统的故障诊断观测器的增益矩阵L_i和H_i；步骤5：设定阈值J_th，构造残差评价函数，准确检测化工液位过程控制系统的故障。