切换系统故障估计方法在三水箱系统中的应用

山东大学学报(工学版) ›› 2011, Vol. 41 ›› Issue (3): 52-58.

切换系统故障估计方法在三水箱系统中的应用

袁帅1, 刘新芝1, 2*

1. 山东大学控制科学与工程学院, 山东济南 250061;
2. 滑铁卢大学应用数学系, 加拿大滑铁卢 N2L 3G1

收稿日期:2010-01-20 出版日期:2011-06-16 发布日期:2010-01-20
通讯作者: 刘新芝（1956- ），男，加拿大籍，教授，博士生导师，主要研究方向为系统分析,稳定性理论,混合动力系统,脉冲控制等. Email: xzliu@uwaterloo.ca E-mail:xzliu@uwaterloo.ca
作者简介:袁帅（1983- ），女，山东济南人，博士研究生，主要研究方向为混合动力系统,故障诊断.Email: yuanshuai@mail.sdu.edu.cn
基金资助:
山东省自然科学基金资助项目（ZR2010FM030）

Fault estimator design for switched systems-application
to the three-tank system

YUAN Shuai1, LIU Xinzhi1, 2*

1. School of Control Science and Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China;
2. Department of Applied Mathematics, University of Waterloo, Waterloo, N2L 3G1, Canada

Received:2010-01-20 Online:2011-06-16 Published:2010-01-20

摘要/Abstract

摘要：

针对由三水箱液位控制系统组成的实际切换系统，研究了其故障估计问题。利用机理分析方法得到了有故障发生时的系统模型，在此基础上，运用平均驻留时间方法和H_∞滤波技术，推导并证明了该问题可解的充分条件。利用线性矩阵不等式技术给出了相应的估计器参数矩阵的求解方法以及切换信号需要满足的驻留时间条件。通过仿真验证了所提出方法的有效性。

关键词: 切换系统, 故障估计, 三水箱系统, 平均驻留时间

Abstract:

The fault estimation problem of a practical switched system composed of the threetank system was addressed. By using the mechanism modeling approach, a general mathematic model was established. All the possible faults were considered in the modeling process. Then based on the average dwell time approach and the H_∞ filtering technique, sufficient existence conditions of the fault estimator were derived. Moreover, the parameter matrices and suitable switching rule were obtained by solving a set of linear matrix inequalities (LMIs). An example was given to show the effectiveness of the obtained results.

Key words: switched system, fault estimation, three-tank system, average dwell time

袁帅1, 刘新芝1, 2*. 切换系统故障估计方法在三水箱系统中的应用[J]. 山东大学学报(工学版), 2011, 41(3): 52-58.

YUAN Shuai1, LIU Xinzhi1, 2*. Fault estimator design for switched systems-application
to the three-tank system[J]. JOURNAL OF SHANDONG UNIVERSITY (ENGINEERING SCIENCE), 2011, 41(3): 52-58.

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