随着现代科技水平的不断提高，控制系统的结构与功能越来越复杂，一旦出现元器件故障将会引起系统性能的下降，甚至带来人员和财产的损失。因此，通过故障估计观测器的设计对元器件故障快速定位，并给出故障的幅值、周期等定量信息，对于提高系统的可靠性和安全性有着重要的意义。而对于一类复杂的切换广义系统，由于该系统同时具有切换与奇异特性，使得对于这类系统的故障估计问题的研究变得更具有挑战性。

近日，赵玉新教授团队在国际权威期刊IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers（JCR Q2区，IF=2.823）发表新文章(66(2), 810-819, 2019)，提出了一种针对切换广义系统的执行器与传感器故障同时估计方法，并将该方法应用到一类切换电路系统。据悉，该方法首次在统一的框架内同时考虑切换广义系统的执行器与传感器故障估计问题，为复杂切换系统的故障诊断、容错设计提供了新思路。

方法框架

该方法主要包含两部分：即系统的增广与观测器设计。系统增广过程是构造一个新的增广向量同时包含需要估计的系统状态、执行器与传感器故障，并给出该增广系统的观测器存在条件。在此基础上，利用矩阵参数设计方法设计了降维的故障估计观测器，实现了误差方程对于干扰的解耦，并解决由于坐标变换引起的切换点处系统状态的跳变问题。最后，利用观测器提供的系统状态、执行器与传感器故障的估计信息，为后续的分析及容错控制提供技术支撑。

切换电路系统和故障估计结果

该方法充分考虑了系统奇异性与切换特性下故障估计观测器的设计问题，并完全消除了干扰对于故障估计性能的影响。通过在一类切换电路系统上的仿真试验，所提出的方法取得良好的跟踪效果，同时也为切换系统故障诊断与容错设计在工程的应用奠定了理论与实践基础。

论文链接：

https://ieeexplore.ieee.org/document/8481699