现代故障诊断与容错控制

上篇 理论与方法
第1章 绪论
1.1引言
1.2 非线性系统的故障检测与诊断技术
1.2.1 动态系统故障检测与诊断技术的一些概念与名词
1.2.2 方法的分类与概述
1.2.3 当前的热点问题
1.3 容错控制技术
1.3.1 容错控制中的基本概念与名词
1.3.2 容错控制的主要方法
1.3.3 热点与难点问题
1.4 本书内容概述
本章参考文献
第2章 基于主元分析的传感器故障诊断与重构方法
2.1 引言
2.2 基于主元分析的故障检测
2.2.1 主元分析（PCA）
2.2.2 基于PCA的故障检测
2.3 基于PCA的故障传感器重构
2.3.1 迭代方法
2.3.2 未重构的方差
2.4 重构残差与故障的传播
2.4.1 基于重构变量构成的残差（重构残差）
2.4.2 故障在残差序列中的传播
2.5 基于传感器有效度指标的故障辨识
2.5.1 设计方法与特性
2.5.2 基于残差指数加权移动平均（EWMA）的故障辨识
2.6 锅炉过程的应用研究
2.7 结束语
本章参考文献
第3章 基于小波变换的故障诊断方法
3.1 引言
3.2 小波变换的基本原理
3.2.1 预备知识
3.2.2 小波与小波变换
3.3 基于小波变换的函数的局部正规性描述
3.4 奇异性的检测
3.5 基于小波变换的动态系统的故障检测
3.5.1 基于连续小波变换的极值点进行故障检测
3.5.2 基于离散小波变换检测随机信号频率结构的突变
3.6 仿真研究
3.7 结束语
本章参考文献
第4章 强跟踪滤波器理论及其在非线性系统故障诊断中的应用
4.1 引言
4.2 强跟踪滤波器（STF）的引入
4.3 一种带次优渐消因子的扩展卡尔曼滤波器（SFEKF）
4.3.1 一个有用的定理
4.3.2 次优渐消因子的确定
4.4 一种带多重次优渐消因子的扩展卡尔曼滤波器（SMFEKF）
4.4.1 SMFEKF的导出
4.4.2 STF与扩展卡尔曼滤波器（EKF）的性能比较分析
4.5 相关噪声干扰下的SMFEKF算法
4.6 有色噪声干扰下的SMFEKF算法
4.6.1 一种非线性平滑器
4.6.2 SMFEKF算法
4.7 非线性系统状态与参数的联合估计方法
4.8 非线性系统的伪偏差分离估计（PSBE）算法
4.9 相关噪声下非线性系统的PSBE算法
4.10 有色噪声下的PSBE算法
4.11关于STF鲁棒性的仿真研究
4.12 六种带遗忘因子的递推估计算法的比较研究
4.12.1 模型与算法
4.12.2 Monte Carlo随机仿真实验
4.12.3 SFEKF与递推最小二乘（RLS）类等法的关系
4.13基于STF的非线性系统的故障诊断
4.13.1 一种非线性系统“参数偏差”型故障（FDDPB）的检测
与诊断方法
4.13.2 FDDPB其法的典型应用
4.14 结束语
本章参考文献
第5章 基于遗传算法的故障诊断方法
5.1 生物学中的一些基本概念
5.1.1 DNA编码
5.1.2 遗传信息的流动
5.1.3 重组（recombination）
5.1.4 变异（mutation）
5.2 （人工）遗传算法的基本知识
5.2.1 概述
5.2.2 经典的遗传算法
5.3 基于遗传算法的最优统计聚类分析
5.3.1 典型故障数据集的聚类问题
5.3.2 高维数据聚类问题的遗传算法
5.3.3 仿真例子
5.4 遗传算法在故障诊断专家系统中的应用
5.4.1 基于遗传算法的推理方法
5.4.2 基于遗传其法的学习方法
5.5 结束语
本章参考文献
第6章 神经网络技术及其在故障诊断中的应用
6.1 引言
6.1.1 神经网络与故障诊断
6.1.2 神经网络技术的发展与现状
6.2 神经网络基础
6.2.1 神经元模型
6.2.2 神经网络的拓扑结构
6.2.3 神经网络的学习规则
6.3 典型结构的神经网络
6.3.1 反向传播（BP）网络
6.3.2 径向基函数（RBF）网络
6.3.3 Hopfield网络
6.3.4 自组织特征映射网络
6.3.5 递归神经网络
6.4 改进型BP算法及其在故障诊断中的应用
6.4.1 改进型BP算法
6.4.2 在船舶主柴油机冷却系统故障诊断中的应用
6.5 集成BP算法、多重结构神经网络（MNN）及其应用
6.5.1 集成BP算法
6.5.2 基于层次分类诊断模型的MNN
6.5.3 在船舶主柴油机故障诊断中的应用
6.6 结束语
本章参考文献
第7章 模糊理论及其在故障诊断中的应用
7.1 引言
7.2 模糊集合理论基础
7.2.1 模糊集合的概念及基本运算
7.2.2 模糊关系与模糊矩阵
7.2.3 模糊模式识别
7.3 模糊逻辑系统
7.3.1 模糊逻辑系统结构
7.3.2 模糊规则库
7.3.3 模糊推理机
7.3.4 模糊化和反模糊化单元
7.3.5 高木—关野模糊逻辑系统
7.3.6 模糊逻辑系统在故障诊断中的应用
7.4 模糊神经网络
7.4.1 模糊逻辑系统与神经网络
7.4.2 神经网络—模糊推理协作系统
7.4.3 模糊神经网络模型
7.4.4 模糊神经网络（FNN）学习方法
7.4.5 网络的剪裁
7.5 基于FNN和模糊逻辑的FDD系统示例
7.5.1 FDD系统概述
7.5.2 知识获取与学习样本组织
7.5.3 FNN系统构造与仿真结果
7.5.4 FNN输出的模糊规则解释
7.6 结束语
本章参考文献
第8章 基于定性与定量过程知识的集成故障诊断方法
8.1 引言
8.2 定性推理：符号定向图（SDG）方法
8.2.1 定性模型
8.2.2 故障诊断
8.3 定性与定量的集成推理方法
8.3.1 模糊集
8.3.2 定量知识的图形描述
8.3.3 应用领域
8.3.4 定性与定量模型的仿真方法
8.4 故障诊断方法
8.4.1 定性与定量模型的构造
8.4.2 规则的推导
8.5 应用例子
8.5.1 诊断系统
8.5.2 诊断结果
8.6 多重故障情形
8.7 结束语
本章参考文献
第9章 基于模式识别方法的动态多变量系统的故障诊断
9.1 引言
9.2 动态时间规整（DTW）其法
9.2.1 约束条件的选取
9.2.2 DTW算法
9.3 基于DTW算法的故障诊断方法
9.4 实例研究
9.4.1 过程描述
9.4.2 仿真研究
9.5 基于PCA与DTW的故障诊断方法
9.6 结束语
本章参考文献
第10章 线性系统的容错设计方法
10.1 引言
10.2 基于参数空间的容错极点配置方法
10.2.1 问题描述
10.2.2 极点可行区域与特征多项式系数之间的关系
10.2.3 对执行器故障的容错控制器设计
10.2.4 对执行器及传感器故障的输出反馈容错控制律设计
10.2.5 仿真示例
10.2.6 小结
10.3 基于Riccati型方程的容错设计方法
10.3.1 Riccati方程的一个性质
10.3.2 对执行器故障的容错状态反馈控制律
10.3.3 对传感器故障的容错控制律设计
10.3.4 仿真示例
10.4 时滞不确定性系统的鲁棒容错控制
10.4.1 问题描述
10.4.2 基本容错控制器的设计方法
10.4.3 鲁棒容错控制器设计
10.4.4 仿真示例
10.5 控制律容错重组方法
10.5.1 问题陈述
10.5.2 基本设计方法
10.5.3 仿真不例
10.6 容错控制系统设计的计算机辅助设计（CAD）方法
10.6.1 问题陈述与方法原理
10.6.2 控制器参数设计的CAD方法
10.6.3 多变量稳定容错控制器的设计
10.6.4 设计示例
10.6.5 设计过程的实施
10.7 结束语
本章参考文献
第11章 非线性系统的自适应容错控制
11.1 引言
11.2 一般模型控制的基本原理
11.3 基于强跟踪滤波器的自适应一般模型控制（AGMC）
11.3.1 基于参数估计的AGMC方法
11.3.2 基于输入等价干扰的AGMC方法
11.3.3 实验研究
11.4 非线性系统的自适应容错一般模型控制
11.4.1 传感器自适应容错一般模型控制
11.4.2 仿真研究
11.5 结束语
本章参考文献
下篇 仿真与应用
第12章 双线性故障检测观测器及其在液压驱动系统中的应用
12.1 引言
12.2 双线性故障检测观测器（BFDO）
12.2.1 双线性模型
12.2.2 BFDO的结构
12.2.3 BFDO的设计
12.3 液压系统的故障检测与分离
12.3.1 液压系统的建模
12.3.2 液压系统的故障诊断
12.4 结束语
本章参考文献
第13章 一个连续搅拌釜式反应器（CSTR）的集成故障诊断与容错控制
13.1 引言
13.2 GSTR的故障模型
13.3 集成故障诊断与容错控制策略
13.4 仿真研究
13.5 结束语
本章参考文献
第14章 非线性自适应观测器及其在闭环非线性系统元部件故障诊断中的应用
14.1 引言
14.2 非线性自适应观测器
14.2.1 非线性自适应观测器的设计方法
14.2.2 仿真研究
14.3 闭环非线性系统元部件故障的检测与诊断
14.3.1 CSTR模型
14.3.2 控制律与故障诊断算法
14.3.3 仿真研究
14.4 结束语
本章参考文献
第15章 船舶舵桨装置控制系统的FDD系统开发
15.1 引言
15.2 对象系统概述
15.2.1 系统结构及工作原理
15.2.2 主要故障现象与原因
15.3 故障诊断方案
15.3.1 故障树诊断方法
15.3.2专家系统方法
15.3.3 神经网络方法
15.4 故障诊断系统总体结构及辅助功能
15.5 结束语
本章参考文献
第16章 船舶机舱系统的一种综合安全控制策略
16.1 引言
16.2 安全控制系统结构与实现方法
16.2.1 系统结构
16.2.2 信号校验的实现方法
16.2.3 船舶主机故障诊断仿真系统
16.2.4 误操作检测与处理——计算机辅助操作（CAO）系统
16.2.5 针对外部因素的安全控制实现方法
16.3 结束语
本章参考文献