1、复杂过程的容错控制技术,薄翠梅,1.1 复杂过程控制系统现状分析,复杂过程的生产环境通常处于高温高压或低温真空等极端环境，如操作不当或因控制系统发生故障，可能造成生产中断、爆炸、毒气泄漏等危险。 随着工业过程越来越趋于大型化和复杂化，以及大规模高水平的综合自动化系统的出现，对控制质量的要求日趋突出。这类故障一旦发生事故就可能造成人员和财产造成重大损失，因此，对生产过程运行状态、产品质量的在线检测与诊断已成为衡量产品质量和生产效率的关键技术。 生产过程的复杂性，多回路控制的耦合现象，造成了故障在回路之间传播，使得系统故障的检测与隔离难度加剧。而目前的过程监控还停留在“变量监控”、“上下限报警”的
2、低层次水平上。 长期超负荷运行造成系统处于“亚健康状态”。需合理描述过程的“正常表现”和“异常征兆”现象，有利于建立历史故障库和快速诊断故障； 多数的流程工业都具有慢过程特性，控制精度要求比航空航天或运动控制精度要低很多，为故障诊断与容错控制技术在工业过程中应用提供了可能性。且连续的工业生产线，设备发生故障难以进行维修或者更换，需要从控制补偿的角度提出容错策略，最大限度地将控制回路性能维持在正常状态。,1.1 复杂过程控制系统现状分析,一般的过程控制系统基础层往往包含90%以上的常规控制回路，回路之间又存在关联耦合现象，一旦局部某一控制回路发生故障（例如，传感器故障或者阀门故障），导致控制回路
3、发生波动，性能退化，故障通过回路之间关联传递机制传播到相关回路，其性能也被退化，致使整个厂级控制系统出现波动，轻则导致产品质量下降，能耗上升，重则导致厂级控制系统瘫痪，发生安全事故。 这时往往都是现场工程师，通过对故障现象分析，准确定位控制回路，并经过维护消除故障，整个工业控制系统恢复正常运行状态。 因此，问题回路的有效定位是解决厂级范围控制回路性能降低退化的重要因素。然而，往往根据已有的采集的监控信号很难直观地实现故障根源的定位，需要采用一些特殊的或者综合集成的故障诊断技术进行深入的分析研究，并分析故障产生的原因。,1.1 复杂过程控制系统现状分析,例如，2008年春节前夕我国遭受的特大雪灾
4、，造成南方电网故障频发，部分省份大面积停电，直接经济损失达上千亿元。造成这场电力系统灾难的原因固然复杂，而且其电力运行的容错机制和控制策略也确保了整体电力系统的稳定，但在局部地区电力中断，居民的基本生活用电无法保障，仍然是企业和用户难以接受的。例如，对于某一个连续的复杂工业生产线，某一装置发生故障后，如不能及时采取措施，就可能影响整个生产线的平稳运行，甚至造成巨大的灾难。因此工业也急切需求工业控制系统能够具有快速故障检测、诊断与容错控制的能力。,1.1 复杂过程控制系统现状分析,1.对象不确定性问题。工业过程均存在各种干扰，且多数干扰既无法测量又无法消除。控制系统理论研究涉及的数学模型仅是被控
5、对象的简单近似，忽略许多复杂的干扰和不确定性因素，建立的数学模型与实际情况相差甚远，不仅很难取得好的控制效果，而且使得故障的漏报和误报率大大增加。 2.对象的非线性特性。严格地讲，所有工业过程都存在非线性。对于非线性程度较弱的系统，在一定的范围内可以当作线性系统来处理，对于非线性程度较强的系统，采用线性化的处理方法时常会产生很大的偏差，甚至会得出完全相反的结论。目前线性系统的故障诊断与容错控制已基本成熟，但非线性系统的故障诊断与容错控制在工业应用方面远没有成熟。,1.1 复杂过程控制系统现状分析,3.对象的时滞性。在化工、炼油、造纸等工业生产过程中经常存在纯滞后现象，如装置的长管道进料传输和带
6、轮进料过程存在输入滞后、化学反应过程本身是时滞对象，成分测量等检测环节也存在很大的滞后。与无滞后的过程相比，存在滞后使系统的响应性能变差，控制难度大大增加。 4.多变量和强耦合特性。工业过程中，都包含了较多过程变量，而且过程变量之间相互关联、相互耦合，任何一个变量的变化都可能会引起其它所有变量发生变化，从而使工业流程错综复杂。这就一方面增加了过程控制的困难程度和复杂程度，另一方面也是故障诊断过程所面临的一个难题。 5.“数据丰富，信息匾乏”的现象。随着DCS和智能化仪表、现场总线技术在工业过程中的广泛应用，大量的过程数据被采集并存储下来，以至出现了“数据丰富，信息匾乏”的现象。另一方面，随着计
7、算机技术和数据库技术的发展，为工业数据的分析提供了物质基础。因此，基于数据驱动的故障检测与诊断技术已成为当前过程控制领域研究热点之一。,1.1、什么是容错控制？,容错控制是系统对故障的容忍技术，指当系统中一个或多个关键部件发生故障时，系统能继续安全稳定运行的特性。,保证动态系统在发生故障时仍然可以稳定运行，并具有可以接受的性能指标。,1.2、容错控制的学科意义是什么？,1.2 容错控制的概念,1.2 容错控制的概念,容错控制三个基本要素： 1.考虑故障类型，即容错控制的对象； 2.对控制系统的性能要求（容错控制目标) 3.容错控制的方案（系统的结构和参数）,1.3容错控制理论的国外发展概况,容
8、错控制的思想以1971年Niederlinski提出完整性控制的新概念为标志 1986年，由美国国家科学基金委员会和IEEE控制科学联合举办的控制界“高峰会议”上，将容错控制列为控制科学面临的富有挑战性的研究课题之一。 1993年，IFAC技术过程的故障诊断与安全性技术委员会成立并领导国际上容错控制的研究工作。 1993年，英国的Patton教授撰写了第一篇容错控制的综述文章。,中国自动化学会成立了“技术过程的故障诊断与安全性专业委员会”，领导国内容错控制领域的研究工作。 国内大量的专家教授在该领域作出了卓有成效的研究工作。如：南航的胡寿松教授 ；清华的周东华教授、王桂增教授、方崇智教授、王诗
9、宓教授、葛建华教授 ；上海海运学院的叶银忠教授 ；北航的张洪钺教授 ；浙大的孙优贤院士、褚健教授、浙江工业大学的俞立教授 ；东北大学的张嗣瀛院士、柴天佑院士、王福利教授。此外，还有东华大学的蒋慰孙教授、华中科技大学的方华京教授、华南理工大学的胥布工教授、哈工大的段广仁教授、西工大的史忠科教授等。,1.3 容错控制理论的国内发展概况,容错控制,被动容错控制,主动容错控制,可靠镇定,联立镇定,完整性设计,控制律重新调度,控制律在线重构/重组设计,自适应容错控制,智能容错控制器的设计,1.4、容错控制有哪些设计方法？,按照容错控制对象来分类,按照容错控制设计方法来分类,是否含有FDD,控制器失效,被
10、控对象故障,传感器、执行器故障,2.2主动容错控制,主动容错控制是目前国内外研究的热点，它包含了故障检测/诊断、隔离和故障适应与容错控制等研究内容。,主动容错控制结构图,2.2主动容错控制,一般控制策略是： 先利用故障检测/诊断单元检测、诊断或分离出故障； 再根据故障检测/诊断的结果由控制器重组/重构机制进行控制器的重组/重构设计，形成适合的故障容错控制律，设计出新的重组/重构容错控制器，保证故障后系统稳定或使其性能与故障前系统的性能接近。 主动容错控制方法较多，例如专家系统、模糊控制策略、应用反馈线性化的方法，应用伪逆建模的方法，基于模型跟随原理的方法，应用自适应的方法，特征结构配置的方法，
11、LMI方法，应用智能技术的容错控制器设计的方法等 主动容错控制在航天航空与化工过程领域的研究结果。,2.2主动容错控制, 控制律重新调度这是一种较为简单的主动容错控制方法，它离线计算出各种故障情况下所需要的控制律参数，并存储在控制计算机中，基于在线故障检测与诊断技术得到实时的故障诊断信息后，从中挑选合适的控制律参数进行容错控制。,2.2主动容错控制, 控制律在线重构设计控制律在线重组/重构方法是当故障检测与诊断装置发现并确定出系统的故障后，在线进行系统控制律的重组或重构，这是目前很受关注的研究方向。 如胡寿松教授利用检测滤波器理论进行实时故障检测与估计，利用Lyapunov方法设计模型参考容错
12、控制律，保证故障系统的稳定性； 周东华教授等人采用基于强跟踪滤波器的自适应一般模型控制技术研究了非线性系统的主动重构容错设计方法。 采用神经网络进行控制器重构的设计方法。 对线性不确定系统的传感器和执行器故障进行了主动容错控制的研究，通过设计故障检测滤波器进行故障检测，并采用故障的有效因子和激励重构技术进行控制律的重构设计，保证故障前后的系统具有相同的特征值。,2.2主动容错控制研究例子,三水箱实验平台的容错控制策略,三水箱实验平台的容错控制策略,图2.5.4 水箱2液位传感器故障系统输出响应曲线,假设水箱2在500秒-800秒期间发生精度下降故障：,图2.5.5 具有容错控制策略的系统响应曲
13、线,三水箱实验平台的容错控制策略,多故障模式下系统响应分析,图2.5.7 多模式传感器故障诊断响应曲线,水箱2液位传感器在400s时刻发生精度下降故障,同时水箱1液位在500s时刻发生衰减性完全故障,三水箱实验平台的容错控制策略,图2.5.6 多模式传感器故障系统输出响应曲线,图2.5.8容错控制策略的系统实时响应曲线,DAMADICS 19种阀门故障容错仿真研究,阀座下沉故障（故障2）检测结果 在系统运行100秒后加入故障模式2：Hf = H0 (1-0.2fs)，Xf=min1,(X0+0.2fs) ，Kvrf=min1,Kvr0(1-0.2fs),图2.6.3 阀座下沉故障（故障2）实时
14、检测曲线,2.6.3 基于自适应阈值的阀门故障鲁棒检测仿真,DAMADICS 19种阀门故障容错仿真研究,2. 阀杆位移传感器故障（故障13）检测结果,图2.6.4 阀杆位移衰减故障（故障13）实时检测曲线,系统在112秒处流量输出值超出了系统正常模型不确定范围，检测到故障。由于阀杆检测回路发生故障，负反馈控制被破坏，阀门流量开到最大值,DAMADICS 19种阀门故障容错仿真研究,3.压差变化故障（故障17）检测结果,100秒处压差发生突然增大故障，可用下式描述故障：,图2.6.5 阀压差发生故障（故障17）实时检测曲线,2.6 DAMADICS 19种阀门故障仿真,DAMADICS 19种
15、阀门故障容错仿真研究,2.6.4 基于多残差的阀门故障快速诊断仿真,1. 基于多残差的故障特征的描述 根据可测量的变量信号和控制信号以及故障信号在闭环系统中的传播途径，可以定义下面8种残差变量，描述不同故障模式的故障特征。8种残差变量可定义为：,DAMADICS 19种阀门故障容错仿真研究,2. 执行器故障诊断结果分析,DAMADICS 19种阀门故障容错仿真研究,2.6.5基于自愈补偿的主动容错控制仿真,图2.6.7 故障11自愈补偿容错控制曲线,故障补偿策略是根据阀门故障模式对流量和阀杆位移的影响，首先在线估计故障的大小和参数，然后根据阀门输出流量或阀杆位移偏离正常值的大小设定补偿器给定值
16、，也可通过调节旁路阀的设定值对故障进行补偿。,2.2主动容错控制, 自适应容错控制 这种方法主要有模型参考自适应容错和多模型自适应容错方法。多模型自适应容错方法在一定意义上与联立镇定相似，它依据自适应律调整控制参数，克服故障影响。 柴天佑院士利用神经网络技术自动在线估计故障，采用模型参考自适应技术设计容错补偿控制器使故障前后的闭环系统具有相同的稳定性。 Tao G针对线性时不变系统提出一种针对执行器卡死故障的自适应容错控制器设计方法，使得系统在有执行器故障时仍能获得满意的性能。 Zhang X基于信息诊断技术研究了一类多变量非线性动态系统的自适应主动容错控制。 自适应容错控制中控制律的自适应过
17、程或参数调整过程时间的大小会影响系统的稳定。,2.2主动容错控制, 智能容错控制器的设计 将模糊理论、神经网络等智能技术用于主动容错控制器设计是一个富有挑战性的课题，目前这方面的成果还有限。 最近的成果主要有：利用自适应模糊神经网络系统模型研究了动态系统的故障检测与容错问题；对一类双线性系统建立T-S模糊模型，对传感器故障，通过设计模糊观测器实现故障检测与诊断，进而利用极点配置和LMI技术设计容错控制器，实现系统的主动容错控制；首先应用神经网络设计一种非线性系统的在线故障估计器，实现故障检测；再引入补偿控制器，消除故障对系统运行的影响，保证了故障系统的稳定性。利用集成神经网络技术研究了飞行控制
18、系统传感器和执行器故障的容错控制，利用主神经网络(main neural network，MNN)实现参数估计进行故障检测，利用分布神经网络(decentralized neural networks，DNNs)实现故障诊断与分离。通过集成设计技术提高了误报警率和故障正确诊断的性能。,基于EKF的自适应神经网络主动容错控制,基于扩展卡尔曼滤波算法故障在线学习策略 问题的描述 RBF神经网络模型 扩展卡尔曼滤波算法更新模型权值 基于迭代逆模算法的容错控制策略 基于迭代逆模算法故障容错控制结构 基于神经网络模型的逆迭代控制算法 三水箱泄漏故障实验仿真研究 过程建模 泄漏故障描述 小泄漏故障的学习性
19、能和容错控制策略性能分析 泄漏故障严重情况的容错策略,基于扩展卡尔曼滤波算法故障在线学习策略,未知非动态模型： 采用RBF神经网络技术建立系统模型：,RBF神经网络可以写成如下矩阵形式：,说明：首先采用梯度下降法离线训练初始化RBF模型，然后采用以下扩展的卡尔曼滤波算法在线更新网络权值,基于扩展卡尔曼滤波算法故障在线学习策略,故障在线学习策略（扩展卡尔曼滤波算法）即：采用EKF算法在线更新网络的权值 W 和径向基中心vi。定义一个新的矢量：,EKF算法：,基于迭代逆模算法的容错控制策略,当系统出现故障时，扩展的卡尔曼滤波算法使的模型迅速学习故障动态，同时模型出现的这种自适应动态行为也会影响逆模
20、迭代控制算法，通过迭代求解在该故障动态下的最优的控制器输出值，实现故障容错控制。,图5.3.1 基于逆迭代RBF算法的故障容错控制结构示意图,说明：应用这种控制策略，虽然故障容忍的幅度仍然受神经网络自学习收敛速度的影响；对于执行器故障和系统元件自身故障具有较好的容错能力。,基于迭代逆模算法的容错控制策略,基于神经网络模型的逆迭代控制算法 目标就是估计控制变量 ，使RBF模型输出 追踪给定的目标变量 。 即用EKF算法估计最优控制变量 ，使下式最小化,EKF迭代算法：,基于迭代逆模算法的容错控制策略,迭代逆模容错控制算法的设计程序步骤： 在采样时刻k，测量得到过去的过程输出变量y，和过去的控制变
21、量u，构成RBF模型的输入矢量X(k)。得到理想的控制目标yd(k+1)。并初始化相关变量； 使用EKF算法，计算最优的控制变量的估计值 ； 应用 到模型的输入，得到模型的输出变量 ，并计算每一次迭代步骤的模型追踪误差 ； 令下一次迭代为 ，重复步骤2）和步骤3）计算，直到神经网络的追踪误差 小于预先确定的阈值或已达到最大迭代步骤。 令 作为控制器输出信号，加入到过程对象。,三水箱泄漏故障实验仿真研究,输入时滞：进水Q2增加时滞为5； 输入约束条件（最大流量）： Q1max=Q2max=100ml/s； 输出约束条件（水箱最大容水高度）： Hmax=62cm；,故障容错控制仿真研究中是模拟一个
22、未知的多变量动态过程。即模拟实际的三水箱对象（过程模型未知），所以已知的模型参数都不能用于建模和容错控制器的设计中，只能用可测量的输出变量和控制变量进行建模和容错控制器设计的仿真研究。,三水箱泄漏故障实验仿真研究,建立过程模型设置突发泄漏故障：,表示故障条件下水箱2的输出流量； r2表示泄漏半径，这里r2=0.5。,表示正常条件下水箱2的输出流量，,三水箱泄漏故障实验仿真研究,故障在学习性能分析,图5.4.3 (a) 无在线学习性能的静态RBF模型对故障跟踪性能曲线,图5.4.4无在线学习性能的静态RBF模型输出绝对误差曲线,图5.4.4 (a) 基于在线EKF算法自适应RBF模型的故障跟踪性
23、能曲线,图5.4.4 (b) h2泄漏故障条件下自适应模型的绝对误差输出曲线,三水箱泄漏故障实验仿真研究,容错控制策略性能分析1,缓变泄漏故障 （小泄漏）,三水箱泄漏故障实验仿真研究,容错控制策略性能分析2,缓变泄漏故障 （大泄漏）,增加特殊补偿策略，系统检测到泵的供应流量在5个采样周期内的平均流量达到最大供应流量Qmax，系统自动关闭输出流量阀Q20。,2.1 被动容错控制,被动容错控制是设计适当固定结构的控制器，该控制器除了考虑正常工作状态的参数值以外，还考虑在故障情况下的参数值。不仅在所有控制部件正常运行时，而且在执行器、传感器和其它部件实效时，保障系统仍然具有稳定性和令人满意的性能。往
24、往牺牲系统性能指标，且具有很大的保守性。 优点：故障发生时，即使实现容错控制，不存在主动容错控制中因故障隔离误检延时引起的控制性能变坏问题。,基于冗余的被动容错控制,硬件结构冗余和解析冗余的方法： 硬件冗余：采用双重或更高重备份提高系统可靠性。静态硬件冗余和动态硬件冗余 解析冗余（软件冗余）利用系统中不同部件在功能上的冗余性，通过估计来实现故障容错。 被动容错采用方法： Riccati方程 LMI不等式（线性矩阵不等式） Lyapunov稳定性定理,2.1 被动容错控制（鲁棒控制）,被动容错控制的设计思想起源于多变量系统的完整性设计问题。下图是典型的被动容错控制结构，其中对角阵M代表执行器通道
25、的状态，当对角元素为时表示该通道的执行器失效，控制信号不能经此作用于被控对象。这样，被动容错控制的设计问题就是如何设计一个控制器使闭环系统对于矩阵M对角元素的任意组合都保持稳定。被动容错控制可分为可靠镇定、联立镇定、完整性设计等几种类型。,图 被动容错控制结构图,2.1 被动容错控制（鲁棒控制）, 可靠镇定 是一种针对控制器失效的容错控制问题。Siljak最先提出了可靠镇定问题，给出了控制器有解的充分条件。 可靠镇定是采用两个或更多的补偿器来并行地镇定同一个被控对象。当人以一个或多个补偿器失效，而剩余的补偿器正常工作时，闭环系统仍然可以保持稳定，就称称此系统为可靠镇定。 Vidyasagar等
26、人证明了可靠镇定有解的充分条件。Unyelioglu等学者讨论了关联系统的可靠分散镇定问题。我国的叶银忠教授扩展了可靠镇定的容错目标，考虑了在稳定性、关联性和动态响应性能要求下，MIMO系统的容错设计问题，并分析了被控对象摄动的鲁棒性问题。目前，可靠镇定问题的研究已趋于成熟。,2.1 被动容错控制（鲁棒控制）, 联立镇定 是一种关于被控对象故障的容错控制，它用一个固定的控制器同时能够使被控对象的多个故障和正常模式模型稳定。Saeks R是最早开始研究联立镇定问题的学者之一。Kabamba P T在联立镇定容错控制设计方法上取得了重要进展，给出了联立镇定问题有解的充分条件，及其控制律的构造方法；
27、同时也给出了在满足联立镇定的基础上实现线性二次型最优控制的充分条件，以及相应的控制律的构造方法。,2.1 被动容错控制（鲁棒控制）, 完整性设计 是指所设计的控制器在传感器或执行器故障时仍能维持系统的稳定性的容错控制方法。Belletrutti等人最早提出完整性概念。Mayne进一步分析了对角优势和完整性的关系。Harvey等人研究了状态反馈控制的完整性问题。完整性设计的主要方法有：参数空间法、Riccati方程、极点配置技术、Lyapunov方法、LMI方法等,2.1 被动容错控制（鲁棒控制）,被动容错控制的优点在于系统无须增加额外的硬件，也不需要故障检测与诊断环节。这样就不会增加系统的成本
28、。同时，被动容错控制系统在出现故障时不需要故障反应时间，可以保证系统的安全。但这种方法适用的故障范围有限，而且所设计的容错控制器要使系统在有无故障时都能安全可靠地运行，必然使得正常时系统的性能难以达到最佳效果，因此设计的控制器比较保守。,被动容错控制例子,T-S模糊模型描述的非线性连续系统：,系统的模糊规则i：如果pi(t)是Fi1且pl(t) 是FiN,模糊系统的整个状态方程为：,容错控制设计目标： 将闭环系统极点配置在复平面的左半平面 在任意时刻 ，系统输入满足 在任意时刻 ，系统输出满足,被动容错控制例子,包含执行器失效的故障闭环系统状态方程为：,被动容错控制例子,输入约束,输出约束,稳
29、定度约束,被动容错控制例子,仿真算例：,被动容错控制例子,图7.2.3 倒立摆角位移响应曲线和容错控制输出曲线 （执行器分别在正常和增益系数为m=0.5,m=1.5故障时响应曲线）,仿真结果：,被动容错控制例子,图7.3.1 模糊容错控制器的角位移响应曲线（）,被动容错控制例子,图7.3.2 执行器发生增益故障（m=0.8）下系统角位移响应曲线,被动容错控制例子,图7.3.3 执行器发生增益故障（m=1.2）下系统角位移响应曲线,故障诊断与容错控制热点问题,针对工业过程生产特性及其控制系统的特点，故障检测、诊断与容错技术的研究存在难点问题可初步概括总结如下： 故障过程合理的描述模型：为了建立工
30、业过程故障监控系统和设计主动容错控制策略，不仅要准确分析过程正常运动时“正常表现”和发生故障时的“异常征兆”，而且必须采用适当数学描述方式或数学模型将故障现象描述出来，以便对过程故障进行定量估计与实施监控。 快速故障检测与诊断方法的研究：故障检测与分离造成的时延越短，对控制律的重构设计就越有利，如果故障检测与诊断的时延和控制器重组/重构的时间过长，可能会使系统性能变坏，甚至导致系统崩溃或造成重大损失，从而使重构容错控制失去意义。目前为止，复杂过程故障检测、诊断系统绝大多数还停留在“变量监控”、“上下限报警”的低层次水平上，没能充分发挥故障诊断系统应有的作用。,故障诊断与容错控制热点问题,鲁棒容
31、错控制的研究 ：不论主动还是被动容错控制，都需要具有关于模型不确定性和外界扰动的鲁棒性。对于主动容错具有挑战性的问题是：基本控制器应具有鲁棒性，在控制律重构期间保持系统稳定。FDD单元应具有鲁棒性，以减少漏报与误报，减少故障检测时间。重组/重构控制律的鲁棒性 主动/被动容错控制的集成化设计：对于某些复杂过程，也可以采用主动/被动容错控制的集成化设计思想。即，首先设计被动容错控制器，使在部分已知故障情形下系统都能保证稳定，然后在保证被动容错控制器设计性能不变的前提下，通过主动容错重构或者控制律的切换保证整个系统在无/有故障时的稳定性和鲁棒性。这种方法避免了被动容错的保守性和主动容错因为故障检测/
32、诊断单元的误诊而造成系统的不稳定性。集成化设计是主动容错研究的一个新的趋势。,故障诊断与容错控制热点问题,非线性时滞系统的容错控制研究：受到非线性系统自身的理论限制，非线性容错控制的研究结果非常有限，因为非线性系统缺乏一般的控制器综合方法，非线性系统的FDD问题还没有完全得到解决，现有的方法主要借助智能控制和线性化方法。目前非线性系统的容错控制主要采取主动容错控制策略。非线性时滞系统的容错目前的没有很大的研究进展，线性时滞系统的容错控制结果还很有限，造成这一现象的一个重要原因是时滞系统的FDD问题还没有解决。但由于实际系统中很多系统都具有时滞现象，因此时滞系统的容错控制是一个非常重要的研究课题
33、，具有很高的应用价值。 多目标、多约束条件的满意容错控制：在实际化工过程的控制系统中，正常系统控制器的设计往往需同时满足多性能指标，而非单一性能约束下的优化控制，因此在系统故障时，经常期望容错控制在保证系统稳定的基础上，也需满足多个性能约束条件。因此，要使容错控制能够投入实际工业过程应用，还需探讨满足实际工程设计要求的多性能指标约束条件下的满意容错控制。,大作业：,要求：在学习课程基础上，对讲述的某些知识点展开较为深入的研究，并针对具体研究对象，进行故障检测、故障诊断或容错控制某一方面的研究。 内容包括：研究对象背景简单介绍、故障模式的设置，故障检测或诊断策略、具体实现程序、仿真结果图，总结（
34、可以进一步制作故障监控界面）。 1. 研究对象可以采用： 实际工业数据（正常工况数据和故障数据） 合理的机理描述数学模型 数学模型 （备注：选用对象最多可两人一样） 2. 研究策略：主元分析、和主元分析、独立元分析、神经网络、支持向量机、模糊分类等。 3. 完成时间：2008.11.10交作业，讲解论文。论文材料可写成发表论文格式，我帮修改后投稿。,提供可参考研究对象1：,阀门故障描述模型欧洲网络训练基金会在2002-2006年研究开发的一个动态执行器基准平台DAMADICS 。DAMADICS基准平台分别在调节机构、执行机构、定位器和阀门外部分别设置19种故障模式，,提供可参考研究对象1：,DAMADICS基准平台阀门常见19种故障描述,调节机构,执行机构,提供可参考研究对象1：,外部故障,定位器,DAMADICS基准平台阀门常见19种故障描述,提供可参考研究对象2：,提供可参考研究对象3：,图3.5.1 Tennessee Eastman(TE)过程工艺流程图,提供可参考研究对象3：,提供可参考研究对象4：,提供可参考研究对象5：,连续搅拌反应釜（CSTR) 电机故障 机械轴承故障 数学表达式,
