基于卡尔曼滤波器的控制系统传感器故障诊断
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中 图分 类 号 ：Ｐ ７ Ｔ２１
文 献 标 志 码 ： Ａ
基于卡尔 曼滤波器 的控制系统 传感器故障诊 断
周永杰 王雨萌２张江滨２ ， ，
（ ． 中市水 电设计 院 ， 西 汉 中 ７ ３ ０ ；． １汉 陕 ２ ０ ０ ２ 西安 理 工 大学 ， 陕西 西安 ７ ０ ４ ） １０ ８
控制系统 中最容 易发 生故 障的环节 ， 对其故 障做 出及时正确 的预报尤 为重要 。介 绍了卡尔曼滤波器 的原理 ， 以及基于卡
Ａｇｒｈ ） 卡尔曼滤波器以用 目 ｌ ｉｍ 。 ｏｔ 标的动态信息， 设法
去掉 噪声 的影响 ， 得到一个 关于 目标状 态的最优估 计 即使估 计值尽可能地接近真实值 。 个估 计可以是对 这 当前 目标状 态 的估计 （ 波 ）也 可 以是对将 来状态 的 滤 ， 估计（ 预测 ）也 可 以是对 过去状 态 的估计 （ 值或 平 ， 插 滑） 。卡 尔曼滤 波器 的最 优估 计需 要满 足 以下３ 条 个
ｓ ｎｓ ｒ ｒ ｓｄ ｌ ｅΒιβλιοθήκη Baiduｏ ｓ；ｅ ｉｕａ
年发表著名的用递归方法解决离散数据线性滤波问
题 的论文而 提出的。卡 尔曼滤 波器是 一个最 优化 自回 归 数据 处理 算法 （ ｐｉａ Ｒ ｃｒｉ ａａ ｒｃｓｉｇ Ｏ ｔ １ ｅｕｓ ｅＤ ｔＰｏｅｓ ｍ ｖ ｎ
摘要 ： 控制系统故障诊断在生产 中十分重要 ， 而传感器 作为
Ｆ ａｕｌ—Ｄｉｇｎ ｓｓ ｏ ｎ Ｉ’ ｉｔ ｏ ｓｅ Ｂａ ｅ Ｉ Ｋａ ｍ ａ ｌｅ ｔ ａ ｏ ｉ ｆＳｅ ＳＩ ＳＣＯ ｌｒ ｌＳｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ０Ｉ 》 ｌ ｌ ｎ Ｆｉｔ ｒ
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尔曼滤波器 的控制 系统传感 器故障诊断方法 ， 从仿 真结 果可
以看 出这种方法在故障诊断 中的实用性 和有 效性 。 关键词 ： 控制系统 ； 故障诊断 ； 尔曼滤波器 ； 卡 传感器 ； 残差
控 制 系统 是 由被 控 对 象 以 及 控 制 器 （ 制 装 控 置） 组成 ， 广泛 应 用 于工 业 自动 化 生产 过 程 之 中 ， 所
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件： 无偏性 ， 即估计值的均值等于状态的真值 ； 的 估计
方差最小 ； 实时 ｌ 生。
以对其进行 高效 的故 障诊 断是保 障工业 生产顺 利
进 行 的重 要手 段 。故障 检 测 与诊 断 技术 是从 “ 控 监 系统 ” 的需 求 而发 展起 来 的 。信 号处 理 、 特征 提取 是 故 障诊 断 中必不 可少 的重 要环 节 。控 制 系统 故 障可
的分 离 。
卡 尔 基滤 波器 原 理
卡尔曼 滤波器（ ａ ｎＦｌｒ是 由卡尔曼 于 １６ Ｋ ｌ ｉｅ） ｍａ ｔ ９０
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＿＿
第 ２ 卷 第７ ７ 期
２ １年７ ０１ 月
电网与清洁能源
Ｐ ｗｅ ｙ ｔ ｍ ｎ ｅ ｎ Ｅｎ ｒ ｙ ｏ ｒＳ ｓｅ ａ ｄ Ｃｌａ ｅ ｇ
Ｖｏ ．７ Ｎｏ７ １２ ．
Ｊ１２ １ ｕ． ０１
文 章 编 号 ：６ ４ ３ １ （０ １０ — ０ ０ ０ １ ７ — ８４ ２ １ ）７ ０ ５ — ６
２ ｉ ｎＵ ｉ ｒｉ ｆ ｅｈ ｏ ｇ， ｎ １０ ８ Ｓ ａｎｉ ｒｖ ｃ， ｈｎ ） ． ｎｖ ｓｙｏ Ｔ ｃｎｌ ｙＸｉ ０４ ， ｈ ａｘ Ｐｏｉ ｅ Ｃ ｉ Ｘａ ｅ ｔ ｏ ａ７ ｎ ａ
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ： ｈ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ｆ ｉ ｒ ｉｇ ｏ ｉ ｉ ｃ ｕ ｉｌｉ Ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｙ ｔｍ ａ ｌ ｅ ｄ ａ ｎ ｓｓ ｓ ｒ ｃａ ｎ ｏ ｕ
中 图分 类 号 ：Ｐ ７ Ｔ２１
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基于卡尔 曼滤波器 的控制系统 传感器故障诊 断
周永杰 王雨萌２张江滨２ ， ，
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控制系统 中最容 易发 生故 障的环节 ， 对其故 障做 出及时正确 的预报尤 为重要 。介 绍了卡尔曼滤波器 的原理 ， 以及基于卡
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摘要 ： 控制系统故障诊断在生产 中十分重要 ， 而传感器 作为
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尔曼滤波器 的控制 系统传感 器故障诊断方法 ， 从仿 真结 果可
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卡 尔 基滤 波器 原 理
卡尔曼 滤波器（ ａ ｎＦｌｒ是 由卡尔曼 于 １６ Ｋ ｌ ｉｅ） ｍａ ｔ ９０
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第 ２ 卷 第７ ７ 期
２ １年７ ０１ 月
电网与清洁能源
Ｐ ｗｅ ｙ ｔ ｍ ｎ ｅ ｎ Ｅｎ ｒ ｙ ｏ ｒＳ ｓｅ ａ ｄ Ｃｌａ ｅ ｇ
Ｖｏ ．７ Ｎｏ７ １２ ．
Ｊ１２ １ ｕ． ０１
文 章 编 号 ：６ ４ ３ １ （０ １０ — ０ ０ ０ １ ７ — ８４ ２ １ ）７ ０ ５ — ６
２ ｉ ｎＵ ｉ ｒｉ ｆ ｅｈ ｏ ｇ， ｎ １０ ８ Ｓ ａｎｉ ｒｖ ｃ， ｈｎ ） ． ｎｖ ｓｙｏ Ｔ ｃｎｌ ｙＸｉ ０４ ， ｈ ａｘ Ｐｏｉ ｅ Ｃ ｉ Ｘａ ｅ ｔ ｏ ａ７ ｎ ａ
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