1.一种水务系统设备故障的事件触发异步检测方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、建立水务系统的状态空间模型;
步骤2、建立水务系统的事件触发条件;
步骤3、建立加权故障模型;
步骤4、建立事件触发异步滤波器模型;
步骤5、构造水务系统的故障检测模型;
步骤6、引入阈值报警故障检测机制;
步骤7、设计水务系统的事件触发故障检测滤波器。
2.根据权利要求1所述的水务系统设备故障的事件触发异步检测方法,其特征在于,步骤1的水务系统的状态空间模型如下:n q
其中x(t)∈R 表示供水网管的工作状态,u(t)∈R表示单位时间内供水网管中水的流p
量,q表示供水网管的数量,y(t)∈R 为系统输出,p表示y(t)的维数, 表示外部环境对供水网管中水流量的扰动,m表示供水网管的数量, 表示供水网管中待检测的控制器故障信号,q表示被控制设备的数量,ga(x(t))=(ga1(x1(t)),ga2(x2(t)),…,gan(xnT
(t)))表示系统的非线性,gb(·)是一个类似于ga(·)的非线性函数;rt表示一个半马尔科夫跳变过程,在一个有限集S={1,2,...,N}, 内取值;令rt=i,i∈S,则Ai,Bi,Ci,Di,Ei,Fi表示系统的系数矩阵,其中,Ai是一个Metzler矩阵,其他都是已知的具有适当维数的非负常数矩阵; 表示故障的模态,在Q={1,2,…,L}中取值,其中 表示总故障个数;
定义为 其中 的对角元素不是1就是0,若 则表示没有故障,
3.根据权利要求2所述的水务系统设备故障的事件触发异步检测方法,其特征在于,步骤2的构造形式如下:
tι+1d=tιd+min{t‑tιd|||m(t)||1>β(t)||y(t)||1},其中, 是已知的常数,tι表示第ι个事件触发时刻,m(t)表示测量供水管道水流量的误差, 其中 t∈[tι,tι+1), 表示自然数,它表示时刻tl供水管中水的流量,β(t)满足如下自适应律:其中β0, 都是给定的常数。
4.根据权利要求3所述的水务系统设备故障的事件触发异步检测方法,其特征在于,步骤3的结构形式如下:
fw(t)=Cwga(xw(t))+Dwf(t),n
其中,xw(t)∈R是加权状态向量, 是加权故障信号,Aw,Bw,Cw,Dw是具有合适维度的已知系数矩阵。
5.根据权利要求4所述的水务系统设备故障的事件触发异步检测方法,其特征在于,步骤4的结构形式如下:
n q
其中,xf(t)∈R表示滤波器的状态信号,rf(t)∈R表示残差信号, 表示滤波器输入,δt表示一个半马尔科夫跳变过程,在一个有限集S={1,2,...,N}, 内取值;令δt=l,l∈S,Afl,Bfl,Cfl,Dfl,Efl是要设计的滤波器矩阵;
系统模式rt与滤波器模式δt之间的关系用如下概率表示:Pr{δt=l|rt=i}=θil,对任意i∈S,S={1,2,…,N}, 0≤θil≤1,
6.根据权利要求5所述的水务系统设备故障的事件触发异步检测方法,其特征在于,步骤5的故障检测模型如下:
其中 e(t)=rf(t)‑fw(t)
7.根据权利要求6所述的水务系统设备故障的事件触发异步检测方法,其特征在于,步骤6引入阈值报警故障检测机制如下所示:其中,T表示评估时间,Jr(T)表示残差评估函数,根据残差评估函数,其阈值定义为:当J(T)≤Jth时,说明未发生故障,系统运行正常,当J(T)>Jth时,说明发生故障,并产生报警。
8.根据权利要求7所述的水务系统设备故障的事件触发异步检测方法,其特征在于,步骤7包括如下具体步骤:
步骤7.1:设计的事件触发故障检测滤波器系统矩阵如下:n q
其中,R向量 R向量 μ,v是设计滤波器的中间变量,1n表示元素全为1的n维向量, 表示第μ个元素为1,其余元素为0的n维向量,1q表示元素全为1的q维向量, 表示第ν个元素为1,其余元素为0的q维向量;
n
步骤7.2:设计常数α>0, γ>0,σ>0,ι1>0,ι2>0,κ1>0,κ2>0,R 向量p
R 向量
使得:
α≥nσ,
对于任意的ν=1,2,…,n,ν=1,2,…,q,在步骤2的事件触发条件下,使用步骤7.1设计的滤波器,使得步骤4所设计的水务系统故障检测系统是正且L1随机稳定的,其中步骤7.3:根据步骤2、步骤7.1和步骤7.2的条件,得到保证故障检测系统为正的条件:其中,
Cil=(EflZ1Ci Cfl Dfl‑Cw),Dil=(0EflZ1Di),步骤7.4:考虑外部各种不确定因素对水务系统的影响,考虑如下约束性能:步骤7.5:根据步骤2、步骤7.1得到保证故障检测系统随机稳定的条件:其中,
步骤7.6:设计随机李亚普诺夫函数 其中 其弱无穷小算子为:
根据步骤7.2中的条件,可以得到:根据步骤7.6说明故障检测系统在设计的事件触发滤波器下是L1随机稳定的。