第一部分 引言、基本概念和预备知识

第1章 引言

1.1基本概念

1.2写作动机

1.2.1数据驱动和基于模型的故障检测与诊断

1.2.2容错控制与寿命管理

1.2.3信息基础设施

1.3内容大纲

1.4注释和参考文献

参考文献

第2章 案例研究和应用实例

2.1三容系统

2.1.1过程动力学及其描述

2.1.2典型故障的描述

2.1.3闭环动力学

2.2全混流加热器

2.2.1设备动力学及其描述

2.2.2所考虑的故障

2.3工业实例：田纳西过程

2.3.1过程描述和仿真

2.3.2 TEP中的模拟故障

2.4注释和参考文献

参考文献

第3章 故障的统计检测

3.1基本概念

3.1.1一个简单的检测问题及其直观的解决方案

3.1.2故障检测的基本概念

3.1.3问题公式化

3.2基本方法与算法

3.2.1直觉解决方案

3.2.2检验统计量T2

3.2.3似然比和广义似然比

3.2.4广义似然比的向量值

3.3检测问题中的数据驱动解决方案

3.3.1有足够大N的故障检测

3.3.2用霍特林的T2检验统计进行故障检测

3.3.3用Q统计进行故障检测

3.4案例：三容系统的故障检测

3.4.1系统设置和仿真参数

3.4.2操作结果和阈值设置

3.4.3故障检测结果

3.5基本故障检测问题的变化

3.5.1变化1

3.5.2变化2

3.6注释和参考文献

参考文献

第4章 确定性扰动过程的故障检测

4.1优化配置和基本概念

4.1.1简单的检测问题与其直观的解决方案

4.1.2基本概念

4.1.3问题的表述

4.2基本方法和算法

4.2.1一个直觉策略

4.2.2一种替代方案

4.2.3对比研究

4.2.4基于未知输入估计的检测方案

4.2.5通用解决方案

4.3故障检测问题的数据驱动解决方案

4.4基本故障诊断问题的变化

4.5案例研究

4.5.1实验室系统CSTH的案例研究

4.5.2三容系统中的案例研究

4.6注释和参考文献

参考文献

第二部分 多元分析方法在静态过程故障诊断中的应用

第5章 主元分析在故障诊断中的应用

5.1 PCA应用于故障检测的基本形式

5.1.1算法

5.1.2基本思想和特性

5.2 SPE的修正算法：霍金的T2H统计

5.3故障敏感性分析

5.3.1偏置故障的敏感性

5.3.2扩展故障的敏感性

5.4多元统计指标和综合指标

5.5动态主元分析

5.6故障识别

5.6.1偏置故障的识别

5.6.2扩展故障的识别

5.6.3故障识别过程

5.7 TEP应用

5.7.1故障场景4下的案例研究

5.7.2对于其他故障场景的案例研究结果

5.7.3比较多元指标和综合指标

5.8注释和参考文献

参考文献

第6章 偏最小二乘回归在故障诊断中的应用

6.1偏最小二乘算法

6.2 PLS回归算法

6.2.1基本思想和性质

6.2.2故障检测和过程监控的应用

6.3 LS和PLS之间的关系

6.3.1 PLS估计

6.3.2 PLS回归算法的LS解释

6.4基于故障诊断的PLS评估

6.5在TEP中的案例研究

6.5.1 测试设置

6.5.2离线训练

6.5.3在线运行

6.6注释和参考文献

参考文献

第7章 基于过程监测和故障诊断的典型变量分析

7.1 CCA简介

7.2 CVA的系统辨识

7.3过程监测和故障诊断的应用

7.3.1过程监测

7.3.2故障检测方案

7.4案例研究：TEP的应用

7.4.1测试设置和训练

7.4.2测试结果和对比研究

7.5注释和参考文献

参考文献

第三部分 动态过程中故障诊断系统的数据驱动设计

第8章 简介、预备知识与I/O数据集模型

8.1简介

8.2基于模型的FDI方案预设与评估

8.2.1系统模型

8.2.2基于模型的残差生成器方案

8.3 I/O数据模型

8.4注释和参考文献

参考文献

第9章 数据驱动的故障诊断方案

9.1动态过程中故障诊断的基本概念与设计研究

9.2残差生成器的数据驱动设计方案

9.2.1方案一

9.2.2方案二

9.2.3方案三

9.2.4一种数值可靠的可实现算法

9.2.5比较与讨论

9.3检验统计，阈值设置和故障检测

9.4故障隔离与识别方案

9.4.1问题形成

9.4.2故障隔离方案

9.4.3故障识别方案

9.5案例研究：故障检测在三容系统中的应用

9.5.1系统和测试的设置

9.5.2测试结果

9.5.3∑res病态的处理

9.6注释和参考文献

参考文献

第10章 基于观测器的故障诊断系统数据驱动设计

10.1问题的提出与动机

10.2基于观测器的残差生成器奇偶向量构建

10.2.1标量残差信号的生成

10.2.2 m维残差向量的生成

10.2.3基于卡尔曼滤波器的残差生成器的数据驱动设计

10.3故障诊断、隔离与识别

10.3.1故障检测

10.3.2故障隔离方案

10.3.3一个故障识别方案

10.4基于观测器的过程监控

10.5在CSTH中的案例研究

10.5.1系统的建立

10.5.2基于卡尔曼滤波器的残差生成器

10.5.3 m维残差向量的生成

10.6在TEP中的案例研究

10.7数据驱动的FDI系统应用程序评估

10.8注释和参考文献

参考文献

第四部分 数据驱动故障诊断中的自适应迭代优化技术

第11章 自适应故障诊断方案

11.1基于OI的递推SVD计算与应用

11.1.1问题的形成

11.1.2 DPM：一个自适应算法

11.1.3在故障检测中的应用

11.2一种自适应SVD算法与应用

11.2.1自适应SVD算法

11.2.2对故障检测的应用

11.3基于自适应SKR的残差生成方法

11.3.1问题的形成

11.3.2自适应残差生成的算法

11.3.3稳定性和指数收敛

11.3.4一个对自适应状态观测器的扩展

11.4案例分析

11.4.1基于自适应SVD的RPCA方案在三容系统的应用

11.4.2基于自适应观测器的残差生成方案在三容系统的应用

11.5注释和参考文献

参考文献

第12章 过程监测与故障检测系统的迭代优化

12.1迭代广义最小二乘估计

12.2迭代递归最小二乘估计

12.2.1基本思想和方法

12.2.2算法及它的实现和执行

12.2.3一个实例

12.3卡尔曼滤波的迭代优化

12.3.1思想与方案

12.3.2算法与实现

12.4案例研究

12.4.1案例1：∑v未知而∑w已知

12.4.2案例2：∑w未知而∑v已知

12.5注释和参考文献

参考文献

第五部分 容错控制系统的数据驱动设计与寿命管理

第13章 容错控制架构和设计研究

13.1初探

13.1.1图像表示和状态反馈控制

13.1.2稳定控制器的参数化

13.2容错控制架构及相关问题

13.2.1一个基于观测器的容错控制架构

13.2.2设计与最优设置

13.2.3一个基于残差的容错和寿命管理架构

13.2.4系统动态和设计参数

13.3注释和参考文献

参考文献

第14章 基于观测器的控制系统数据驱动设计

14.1问题陈述

14.2图像描述的数据驱动实现形式

14.3一种图像识别方案

14.3.1 I/O数据集模型与其相关问题的简要回顾

14.3.2识别方案

14.4一种基于观测器的控制系统的数据驱动设计方案

14.4.1前馈控制器的数据驱动设计

14.4.2基于观测器的状态反馈控制器的设计

14.5结束语

14.6在实验室CSTH系统的试验研究

14.6.1系统建立和过程测量

14.6.2基于观测器的控制器设计

14.6.3容错控制方案

14.7注释和参考文献

参考文献

第15章 自动控制系统寿命管理的实现

15.1 H-PRIO参数的自适应更新

15.1.1问题的形成

15.1.2基本思想

15.1.3自适应方案

15.1.4自适应方案的实现

15.2 L-PRIO参数的迭代更新

15.2.1问题的形成

15.2.2迭代解决方案的算法

15.3寿命管理策略的实施

15.3.1工作综述

15.3.2三容系统的案例研究

15.4注释和参考文献

参考文献