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第一章 概述1

1.1 问题的提出1

1.2 故障诊断3

1.2.1 故障诊断的任务及其研究的内容4

1.2.2 系统故障的特征量及其获取4

1.2.3 故障的决策与分离方法4

1.2.4 故障诊断的方法5

1.3 容错控制7

1.3.1 鲁棒容错控制8

1.3.2 重构容错控制9

1.4 容错控制和故障诊断技术中存在的问题及其发展趋势10

参考文献13

第二章 基于观测器的故障诊断15

2.1 引言15

2.2 故障检测观测器的特征结构配置方法15

2.3 基于矩阵奇异值分解的鲁棒故障检测观测器和基于鲁棒观测器的故障诊断22

2.3.1 问题的描述22

2.3.2 基于矩阵奇异值分解的鲁棒观测器设计24

2.3.3 基于多重模型假设下的并行鲁棒观测器残差输出的故障分离29

参考文献35

第三章 基于参数估计的故障诊断38

3.1 引言38

3.2 基于模参-物参关联方程灵敏度分析的故障模式识别41

3.3 变结构变参数系统参数估计45

3.4 变结构变参数系统辨识的自适应算法57

3.5 基于参数估计和人工神经网络的动态测试与故障诊断的原理63

3.5.1 基于参数估计和人工神经网络的动态测试与故障诊断的原理63

3.5.2 应用实例--基于参数估计和人工神经网络的某导弹姿态控制系统动态测试与故障诊断系统64

参考文献67

第四章 基于人工神经网络的故障诊断69

4.1 引言69

4.2 多层前向神经网络和一种改进的多层前向网络快速学习算法70

4.2.1 多层前向网络的结构及数学描述70

4.2.2 一种多层前向神经网络的结构自调整算法72

4.2.3 误差的后向传播原理及 BP 学习算法73

4.2.4 一种改进的快速误差后向传播学习算法 (FBP)75

4.3 基于 BP 和 FBP 学习算法的多层前向网络在故障诊断中的应用77

参考文献82

第五章 自适应模糊逻辑系统和基于自适应模糊逻辑系统的故障诊断83

5.1 引言83

5.2 模糊逻辑的数学基础84

5.3 自适应模糊逻辑系统及基于自适应模糊逻辑系统的故障诊断88

5.3.1 自适应模糊逻辑系统的数学描述89

5.3.2 自适应模糊逻辑系统的函数逼近能力分析91

5.3.3 自适应模糊逻辑系统的梯度下降学习算法92

5.3.4 基于模拟退火的自适应模糊逻辑系统学习算法94

5.3.5 自适应模糊逻辑系统的最近邻学习算法97

5.3.6 自适应模糊逻辑系统的竞争学习算法99

5.3.7 基于自适应模糊逻辑系统的建模与故障诊断实验研究100

参考文献103

第六章 基于专家系统的故障诊断方法105

6.1 引言105

6.2 专家系统的建造106

6.3 知识的表示与获取108

6.3.1 知识的表示108

6.3.2 知识的获取110

6.4 推理机114

6.4.1 推理策略115

6.4.2 推理控制策略115

6.5 应用实例118

6.5.1 系统的结构118

6.5.2 基于 STD 智能检测的某运载火箭实时在线监测119

6.5.3 基于 STD 实时在线监测的故障诊断专家系统120

6.5.4 系统的功能特点、应用情况及结论121

参考文献121

第七章 逻辑诊断与故障树分析123

7.1 逻辑诊断123

7.1.1 逻辑代数123

7.1.2 故障诊断中的逻辑问题125

7.1.3 故障的逻辑诊断125

7.2 故障的故障树分析方法127

7.2.1 故障树的建造与数学描述129

7.2.2 故障树的定性分析135

7.2.3 故障树的定量计算140

参考文献146

第八章 应用信息量确定最佳检测步骤和最佳故障特征集147

8.1 引言147

8.2 信息及其度量与计算147

8.2.1 熵函数148

8.2.2 信息及其度量153

8.3 用信息量的方法确定最佳故障特征集和最佳诊断步骤153

参考文献157

第九章 系统动态行为的 Petri 网描述及基于 Petri 网的故障诊断158

9.1 Petri 网的基本概念158

9.2 逻辑运算的 Petri 网建模161

9.3 Petri 网的简化163

9.4 基于 Petri 网模型的系统的分析165

9.4.1 由 Petri 网模型求系统失效率165

9.4.2 由 Petri 网模型求系统的最小路集与最小割集165

9.5 基于 Petri 网的系统状态动态变迁的描述与求解172

9.5.1 基于 Petri 网的系统状态动态变迁的关联矩阵求解法172

9.5.2 基于 Petri 网的系统状态动态变迁的梯形图求解法174

9.6 基于 Petri 网的故障诊断175

参考文献179

第十章 基于同时稳定的容错控制181

10.1 引言181

10.2 基于互质分解的多重系统同时稳定容错控制设计182

10.2.1 基于互质分解的同时稳定问题的数学描述182

10.2.2 基于稳定的互质分解的同时稳定控制器设计186

10.3 基于 Hurwitz 稳定性理论和非线性优化的容错控制190

10.4 应用仿真196

10.4.1 某导弹姿态控制系统数学模型描述196

10.4.2 同时稳定控制器设计198

参考文献200

第十一章 基于 H∞ 控制的多变量系统完整性设计203

11.1 引言203

11.2 H∞ 控制问题的表示204

11.3 对执行器失效具有 H∞ 范数界的完整性控制器设计207

11.3.1 具有执行器失效的控制系统状态空间描述207

11.3.2 对执行器失效具有 H∞ 范数界的完整性控制器设计209

11.3.3 应用仿真215

11.4 对传感器失效具有 H∞ 范数界的完整性控制器设计217

11.4.1 具有传感器失效的控制系统状态空间描述217

11.4.2 对传感器失效具有 H∞ 范数界的完整性控制器设计219

11.4.3 应用仿真225

参考文献227

附录229

附录A 状态重构的基本结果229

附录B 参数估计的基本结果238

附录C 系统的稳定性240

参考文献242