杨大鹏，马付建,刘宇,张生芳，沙智华

(大连交通大学 机械工程学院，辽宁 大连 116028)*

随着控制系统结构和操作的日益复杂化，尤其是系统时变(time-varying LTV)、非线性(non linear)等特性越发明显，经典的线性定常系统(linear time-invariant system LTI)理论已经不能很好地适用于控制系统的特性分析及综合问题[1].系统的复杂化也带来了系统干扰问题，而干扰的存在会诱发系统故障.能否在故障发生时及时地识别故障状态，确定故障位置及故障严重程度对于故障诊断及消除显得尤为重要.由于建模的简化处理,且系统存在一些未知的输入干扰及环境噪声, 各方因素都会直接影响到系统性能,会导致误报.近几十年以来，学者针对故障诊断问题在航空、机电及能源等系统做了大量的研究[2-4].

在解耦干扰方面, 未知输入方法已发展出了很多方法, 如频域方法、未知输入观测器方法、几何方法等[5].其中未知输入观测器(unknown input observer UIO)是系统故障解耦重构的有效方法.其基本思路是通过系统输出的测量来实现系统的重构, 将观测器与系统的输出之差作为残差来判断系统是否存在干扰[6].在进行未知输入观测器设计时，需要对系统结构特性进行分析.其中，系统的不变零点特性对应观测器的存在条件.而通过研究有限结构特性，残差方程的固定极点特性对系统稳定性影响至关重要[7].针对线性时不变系统，未知输入观测器的主要研究方法有几何法[8]、代数法[9]、键合图方法[10-11]等.由于时变特性带来的系统有限结……