论文摘要
容错控制技术是一门应用型边缘学科，它的理论基础涉及现代控制理论、模式识别、人工智能、信号处理以及相应的学科知识。它的出现和发展是实际应用需求与多学科理论发展交替作用的结果。它的应用为逐渐复杂及大型化的现代工业控制提供新的的可靠性和安全性保障途径。因此，对于工业生产容错控制方案的开发与应用研究具有十分重要的意义。本文从研究间歇式反应釜釜内温度控制出发，对于采用串级控制方式控制反应釜的釜内温度在主传感器失效的情况下，对其进行了深入的容错控制的研究。首先，论文系统的介绍了模型辨识的方法，并提出了利用单变量影响关系的线性叠加确定数学模型结构，采用最小二乘法辨识模型参数的建立复杂系统数学模型方法。论文根据对象反应釜的特点，选取了反应釜的夹套温度，冷却水温度和冷却水流量作为输入，釜内温度作为输出，结合曲线拟合和最小二乘法建立了开环状态下反应釜釜内温度系统的三输入单输出代数模型。并且为了对比仿真的需要，利用两阶段随机梯度算法在闭环系统辨识过程中根据实验室提取数据辨识了被控对象(反应釜)的特性。其次，论文中讨论了容错控制的基本方法，在此基础上，基于状态观测器的原理，利用所得的数学模型采用信号重构的方式设计了对象反应釜在控制系统主传感器失效时控制重构的容错控制方案。在故障检测单元激励下，利用数学模型估算的输出值取代主传感器的输出反馈回控制器，保证系统仍然可以正常运行。最后，利用Matlab对设计的容错控制系统进行了仿真试验研究，仿真实验结果表明了，所设计的容错控制系统可以保证系统的稳定运行。也证明了当系统中某些测量元件出现故障导致控制信号丢失时，用系统模型的计算结果实现控制系统的容错控制的设想是完全可行的。