压电陶瓷执行器故障检测：非光滑观测器方法

"这篇研究论文探讨了利用非光滑观测器对压电陶瓷执行器进行故障检测的方法。在压电陶瓷执行器中，由于其内在的滞后效应，传统的观测器方法可能无法有效地估计系统状态。因此，该研究提出了一种基于非光滑观测器的方案来解决这一问题。通过比较观测器的输出与实际数据之间的残差，实现对执行器故障的检测。模拟实验展示了在输入线性子系统、输出线性子系统以及输出传感器发生故障时的检测能力。关键词包括：故障检测、三明治系统、滞后效应、压电陶瓷执行器。" 在压电陶瓷执行器的故障检测领域，本文提出了一种创新的解决方案。压电陶瓷执行器是一种常见的智能材料，广泛应用于精密定位、振动控制等领域。由于其内部存在滞后的物理现象，使得传统的观测器在估计系统状态时遇到困难。滞后效应是指材料的输出响应与其当前和过去的输入历史有关，这增加了故障检测的复杂性。 为了克服这一挑战，研究人员设计了一种非光滑观测器。非光滑观测器是针对具有不连续或局部非线性动态特性的系统而开发的一种工具，它能够更精确地捕捉压电陶瓷执行器的动态行为。通过构建非光滑观测器，可以更好地估计系统的状态变量，即使在滞后效应存在的情况下也能有效跟踪。 在该方案中，故障检测的核心是观测器输出与实际测量数据之间的残差分析。如果残差超过预定阈值，那么可以推断出执行器可能存在故障。这种方法对于识别执行器内部的不同故障类型，如输入线性子系统的故障（如驱动电源问题）、输出线性子系统的故障（如机械结构损坏）以及输出传感器的故障（如信号失真或损坏）都非常有用。 在模拟实验部分，作者展示了不同故障条件下，该非光滑观测器如何有效地检测到这些故障。这些结果验证了所提方法的有效性和实用性，为压电陶瓷执行器的健康监测提供了新的思路和工具。 这篇论文为压电陶瓷执行器的故障检测提供了一种新颖且实用的方法，特别是在处理滞后效应方面。通过采用非光滑观测器，可以提高故障识别的精度和及时性，对于保证设备的稳定运行和预防潜在故障具有重要意义。这项研究对于工业界和学术界都具有很高的参考价值，尤其是在依赖压电陶瓷技术的精密工程应用中。