第二章主要针对基于解析模型的故障检测方法，介绍了观测器理论，给出了如何进行全维状态观测器的设计，并且进一步拓展，简单阐述了其它观测器的内容。另外，还针对不同的故障模型，给出了相关的定义和研究内容。最后，讨论了在本文中使用到的残差生成方法。

第三章简述了未知输入观测器(UIO)的相关内容，解释了未知输入观测器的设计原理以及相对应的设计方法，为后续仿真工作铺平道路。

第四章为仿真研究。结合最后选取的实际模型结构，分别来设计基于状态观测器的残差生成器和基于未知输入观测器(UIO)的残差生成器。通过对有无噪声条件、不同的传感器类型故障的MATLAB/Simulink仿真，并将仿真结果进行对比，验证未知输入观测器更加优异的鲁棒性。

2  基于普通观测器的故障检测方法

2。1  引言

现代控制理论运用状态空间法描述各个变量之间的相应关系，不仅能够有效地得出系统的输入-输出外部特性，并且能够揭示系统内部的结构特性。在线性系统里面通常存在状态是否受到输入影响，以及是否能够由输出反映的这两个问题，也就是其所谓的可控性和可观测性。它们二者在现代控制理论里面都是有着特别重要的地位。

在对系统进行综合设计的时候，两种最为普遍的形式就是线性直接状态反馈和线性非动态输出反馈，简单称之为状态反馈和输出反馈。引入反馈会对控制系统的性能产生一定影响，不过根据相关定理总结分析，我们可以得出状态反馈不影响系统可控性，输出反馈不影响系统可观性。其实，上面列出的这两种反馈方式都能够有效地改变原本闭环系统的极点位置。而利用状态反馈任意配置闭环极点的充分必要条件是被控系统可控，利用输出反馈任意配置闭环极点的充分必要条件是被控系统可观测。文献综述

利用状态反馈配置系统极点时，需要得出状态变量，但实际过程中往往我们只能方便得到输出量，这样我们就引入了下文中观测器的概念。

2。2  观测器介绍

2。2。1  可控性和可观性判据

这里我们选取了最为常用的秩判据方法来判断系统的可控性及系统的可观性。