分布式故障诊断研究现状国内外

1、传统的集中式故障诊断方法采用中央故障检测器，收集各个子系统状态信息并统一进行故障诊断，但由于受到计算资源与通信带宽的限制，集中方式的故障诊断框架已无法快速有效地对大规模复杂系统进行故障诊断。分散式故障诊断框架利用子系统局部测量状态进行故障诊断，不需要与其它子系统共享状态信息，但由于分散式框架缺乏考虑子系统间动态耦合和通信信息交换等问题，使它不能广泛应用于实际的复杂分布式协同互联系统。大规模分布式复杂系统在现实中大量存在，例如列车网络控制系统、城市交通系统、多智能体系统、复杂工业过程系统等。这类系统的特点是动态特性复杂、空间上呈分布状态、各子系统存在一定互联影响和信息交互。针对这类规模大，组成部

2、件繁多的现代系统，分布式故障诊断框架通过通信媒介将多个单独的诊断节点联系起来，节点间交互信息、相互协作，共同完成对复杂系统的故障诊断任务，分布式计算不仅提高了诊断系统的工作效率和实时性，而且节约了计算资源和减少了带宽利用率，系统的可扩展性也有了较大改善。这使得分布式故障诊断方法受到国内外众多学者的广泛关注，并取得一定的研究成果。国内国内对于分布式故障诊断方法的研究比较少，尚处于起步阶段。西南交通大学的杨建伟等人针对复杂的电力系统，提出一种基于模糊推理Petri网的分布式故障诊断方法，迭代推理后利用模糊Petri网理论及其在描述并发系统的能力得到整个系统的状态信息，从而传输网络故障样本进行逻辑验

3、证1。周曙等人针对元件、保护装置复杂互联的电网系统，提出一种基于贝叶斯网的分布式电网故障诊断方法，基于Leaky Noisy-Or贝叶斯网，根据保护与被保护元件之间的因果关系，分别建立元件诊断网模型和联合诊断贝叶斯网模型，在此基础上进行分布式故障诊断2。国外Iman Shames等人针对二阶线性连续时间互联系统，提出一种基于未知输入观测器的分布式故障检测方案，各子系统间的相互影响通过分布式线性控制律进行描述，并将所设计的方案应用于多智能体系统飞行编队和电力网络例子中6-7。C Keliris等人针对一类连续非线性互联系统，提出一种基于低通滤波的分布式故障检测方法，解决系统存在测量不确定性时的故

4、障诊断问题8。X D Zhang等人针对一类互联非线性不确定系统研究其分布式故障检测与隔离方案，利用子系统局部测量值和关联临近的子系统通信信息来实现分布式故障检测9。上述方法要求各个子系统收集全局状态信息，若系统规模较大，收集状态信息需要大量的通信资源，且构造的状态估计器维数过大增加了计算复杂度。为了克服此类问题，有的学者在设计分布式故障诊断方案时仅采用邻接子系统信息和自身状态信息。Ferrari等20-21利用重叠分解的方法把大规模非线性系统分解成若干较小的子系统，通过引入一致性滤波器利用子系统局部信息和关联子系统的状态信息来进行分布式故障诊断，使得不同子系统间共享状态变量的故障可检测能力得

5、到改善。M Guo等人针对执行协同任务的多智能体系统，提出了一种分布式实时故障诊断与故障缓解方案，通过定义两种通信模式研究子系统的动态互联特征，实时检测并收集邻接子系统的有限相对状态信息进行故障诊断，在故障存在时保证了系统全局目标的完成10。X Zhang等人针对一类互联非线性不确定系统，利用子系统局部测量值和关联临近的子系统通信信息，为每个子系统设计故障检测器和有学习能力的局部故障隔离估计器，来实现分布式故障检测与分离11。1 A Distributed Fault Diagnosis Approach in Power System Based on Fuzzy Reasoning Pet

6、ri Net HYPERLINK /xpl/mostRecentIssue.jsp?punumber=5447158 Power and Energy Engineering Conference (APPEEC), 2010 Asia-Pacific 西南交大2 基于贝叶斯网的分布式电网故障诊断方法 电网技术 20106I. Shames, A.M.H. Teixeira, H. Sandberg, K.H. Johansson. Distributed Fault Detection for Interconnected Second-Order Systems with Applicat

7、ions to Power Networks7I. Shames, A.M.H. Teixeira, H. Sandberg, K.H. Johansson. Distributed fault detection for interconnected second-order systems. Automatica, 2011, 47(3), pp. 2757-2764.8C Keliris, M Polycarpou. A distributed fault detection filtering approach for a class of interconnected continu

8、ous-time nonlinear systems. IEEE Conference on Decision and Control and European Control Conference, 9Xiaodong Zhang, Marios M. Polycarpou, Thomas Parisini. Fault diagnosis of a class of nonlinear uncertain systems with Lipschitz nonlinearities using adaptive estimation. Automatica, 2010, 46(2), pp. 290-299.10M Guo, D.V. Dimarogonas, K. H. Johansson. Distributed Real-time Fault Detection and Isolation for Cooperative Multi-agent Systems, American Control Conference, 2012, pp. 5270-5275.11X Zhang, Q Zhang. Distribut