容错控制算法实战与故障注入训练

📚 共计 30 章节

容错控制概述

什么是容错控制？为什么需要容错控制？主动式与被动式分类。

故障模型与分类

传感器、执行器、系统组件故障的数学模型建立。

故障检测基础

基于残差生成的检测方法，阈值设定与决策逻辑。

故障隔离技术

结构化残差与方向性残差，决策树隔离方法。

隔离决策树

故障诊断与估计

卡尔曼滤波故障估计，最小二乘估计方法。

被动容错控制

鲁棒控制基础，H∞控制在被动容错中的应用。

主动容错控制

控制律重构与重新调度，模型预测控制容错策略。

硬件冗余与解析冗余

三模冗余TMR原理，解析冗余奇偶方程方法。

传感器故障容错

传感器故障检测与隔离，虚拟传感器重构技术。

传感器重构

执行器故障容错

执行器卡死、饱和与失效的容错控制策略。

执行器饱和

基于观测器的故障诊断

龙伯格观测器设计，自适应观测器应用。

观测器自适应

滑模控制在容错中的应用

滑模观测器设计，基于滑模的故障重构。

数据驱动故障诊断

主成分分析(PCA)、独立成分分析(ICA)方法。

机器学习在故障诊断中的应用

支持向量机(SVM)分类，神经网络故障诊断。

SVM神经网络

故障注入技术概述

什么是故障注入？硬件注入、软件注入、仿真注入分类。

基于模型的故障注入

Simulink/Matlab故障注入，参数突变与信号叠加。

基于硬件的故障注入

FPGA或专用硬件注入，实时性要求。

软件故障注入

修改内存/寄存器值，中断服务程序故障模拟。

故障注入工具实战

使用FaultSim工具进行故障注入实验。

容错控制性能评估

可靠性指标MTBF/MTTF，控制性能ISE/IAE。

四旋翼无人机容错控制案例

执行器故障下的姿态控制重构。

无人机姿态

智能电网容错控制案例

传感器故障下的电力系统稳定控制。

自动驾驶车辆容错控制案例

转向与制动系统故障下的路径跟踪。

自动驾驶路径

工业机器人容错控制案例

关节故障下的运动学重构。

机器人运动学

核电站容错控制案例

冷却系统故障下的安全控制策略。

核电站安全

容错控制系统的实时实现

基于dSPACE快速原型，FPGA硬件在环测试。

容错控制系统的验证与确认

形式化验证，基于仿真的测试覆盖度分析。

验证覆盖度

容错控制中的安全性分析

故障树分析(FTA)，失效模式与影响分析(FMEA)。

容错控制前沿技术

深度强化学习容错控制，数字孪生驱动故障诊断。

强化学习数字孪生

综合项目实战

设计并实现完整容错控制系统：故障注入到控制重构。