经过40多年的发展，FDD技术取得了丰硕的成果，在各 个领域得到广泛的应用。
故障(fault)：使系统至少一个特性或参数出现 较大的偏差，并超出了可接受的范围。此时系 统的性能明显低于正常水平，难以完成其预期 的功能。
注意：故障与扰动区别
故障预报(fault prediction)：根据系统 的残差和症状等动态信息，在故障尚未 发生时对其运行状态趋势的估计。
故障检测(fault detection)：确定系统或设
故
备是否发生了故障。
障
检
测 与 诊
故障诊断(fault diagnosis)：广义上它作为故 障检测、分离和辩识的
断
统称；狭义上特指故障
分离与故障辩识。
故障分离(fault isolation)：在检测出故障后， 确定故障的种类或发生的部位。
Isermann 在下文中对FDD的有关专业术语有专门的介绍。 Isermann R, BalléP. Trends in the application of modelbased fault detection & diagnosis of technical processes. Control Eng. Practice, 1997,5(5):709-719.
我们的对策(问题解决的有效途径)：
为了保证系统高效地运作，要求在对系统实施基本的控 制之外，还能进行有效的监测。在系统即将发生故障(工作 异常)时能实现故障预报，做到防患于未然；在系统发生故 障时能及时检测并加以处理，将风险和损失降至最低。由于 传统的硬件冗余技术存在诸多缺陷，因此，基于软件冗余的 动 态 系 统 的 故 障 检 测 与 诊 断 技 术 (Fault Detection and Diagnosis，简称FDD)为实现这一目标开辟了一条新的途径。
电子技术
现代控制 理论
可靠性理 论
应用数 学
人工智能
FDD
计算机工 程
信号处 理
模式识 别
2.1 什么是FDD？
由于基于软件冗余的FDD技术不需要增加额外的 硬件设备，具有成本低、易于工程实现的优点， 克服了基于硬件冗余FDD技术的诸多不足，成为 当前该领域的主流。控制界的FDD即常指以软冗 余 为 主 的 FDD 技 术 ， 这 里 也 主 要 讨 论 软 冗 余 的 FDD技术。
故障辨识(fault identification)：在故障发生后， 确定故障的大小，发生时间、位置和故障性质， 并对故障加以评价等。
FDD的应用背景
FDD
Nuclear factory
目录
1. FDD研究的必要性； 2. FDD的概念； 3. FDD的发展概况； 4. FDD的任务和主要研究内容； 5. FDD的研究现状；
软件冗余(analytical redundancy)：与 硬件冗余相对应，狭义指通过被诊断对象 的可测变量之间(如输入与输出间，输出与 输出间，输入与输入间)存在的冗余的函数 关系用解析方式建立系统的数学模型来产 生冗余信号;广义泛指利用非硬件冗余的方 法得到冗余信息进行故障诊断。冗余信息 往往是成功进行故障诊断的关键。
三个案例
美国东部时间2003年2月1日上午9:00点(北京时间 晚上22:00)，载有7名宇航员的美国哥伦比亚号航 天飞机在结束了为期16天的太空任务之后返回地 球，但在着陆前发生意外，航天飞机解体坠毁。
2002年4月15日，中国国际航空公司的一架波音767飞机 在韩国的釜山坠毁，机上166名乘客和机组人员有128人 遇难。这是消防员在清理失事飞机残骸的画面。
★ 英 国 健 康 安 全 协 会 （ the Health and Safety Executive）分析了不同控制系统中出现的34起事故， 结果发现大约44%的事故是由于设计不规范造成的。
★国际故障诊断专家Isermann统计了19911995年间 的165个动态系统的典型事故，结果发现有120起是由 于系统的传感器或执行器故障引起的，有50.3%属于 过程故障。
目录
1. FDD研究的必要性； 2. FDD的概念； 3. FDD的发展概况； 4. FDD的任务和主要研究内容； 5. FDD方法的研究现状；
5.1 基于系统动态数学模型的方法； 5.2 基于信号处理的方法； 5.3 基于知识的FDD方法； 6. 当前存在的几个主要问题； 7. FDD的发展趋势。
2002年5月24日下午三点零三十三分，台湾中华航空公 司一架从台北飞往香港的班机在澎湖马公外海坠落，机上 乘客连同机组人员共有225人。图为调查人员搭了一个架 子，把收集来的碎片拼凑在一起。
★ 1977年4月12日，美国三角(Delta)航空公司1080航 班的一架DC-10飞机在芝加哥坠毁，事故调查结果表 明就是因为左升降舵卡死在上偏19o 的位置。
突发性故障； 缓变型故障； 间歇故障；
按故 障间 的相 互关 系
单故障；
多故障；
独立故障；
5.1 基于系统动态数学模型的方法； 5.2 基于信号处理的方法； 5.3 基于知识的FDD方法； 6. 当前存在的几个主要问题； 7. FDD的发展趋势。
2.1 什么是FDD？
FDD是一门相对独立发展的理论与技术，同时又 是一门应用型边缘学科，与容错控制、鲁棒控制、 自适应控制、智能控制等有密切的联系。
故障检测与诊断技术
主讲教师：薄翠梅
目录
1. FDD研究的必要性； 2. FDD的概念； 3. FDD的发展概况； 4. FDD的任务和主要研究内容； 5. FDD方法的研究现状；
5.1 基于系统动态数学模型的方法； 5.2 基于信号处理的方法； 5.3 基于知识的FDD方法； 6. 当前存在的几个主要问题； 7. FDD的发展趋势。
2.2 故障的分类：故障按照不同的标准有多种分类方法：
按故 障发 生的 部位
按故 障的 持续 时间
仪表(常为传感 器)故障； 执行器故障；
元部件故障；
控制器故障；
按故 障的 相关 性
关联故障；非关联故障；源自间断性故障； 永久性故障；
从建模角 度按故障 发生的形 式
加性故障；
乘性故障；
按故 障的 性质