本书针对CRH动车组列车牵引系统中可能出现的微小故障展开检测和诊断(故障的定位和重构)的理论研究。主要解决如下问题:在故障特征微弱的情况下，增强残差内的故障信息，并有效抑制系统扰动对于微小故障检测的影响;针对闭环控制对微小故障有补偿作用提出有效的解决方案;解决多故障并发下的微小故障检测和诊断。所提理论运用于列车悬挂控制系统、电机牵引控制系统以及逆变器控制系统中，均取得了较好的仿真效果，从而给动车组的工程实际应用提供可借鉴的理论研究成果。
本书适合高等院校、科研院所等从事自动化、电气以及轨道交通等领域的人员参考。

第1章绪论001
1.1研究的背景及意义001
1.2微小故障诊断研究现状004
1.2.1基于定性方法的微小故障诊断004
1.2.2基于定量方法的微小故障诊断005
1.2.3基于半定性半定量方法的微小故障诊断007
1.3闭环系统故障诊断研究现状008
1.4复合故障诊断研究现状009
1.5高速列车牵引系统故障诊断研究现状010
1.6本书的主要内容及结构安排011

第2章基于ToMFIR残差的执行器早期故障检测方法及应用013
2.1线性系统ToMFIR残差相关理论014
2.1.1线性定常系统的ToMFIR残差理论014
2.1.2线性定常系统的观测器残差理论015
2.1.3线性定常系统ToMFIR残差理论的拓展及其相关性质016
2.2CRH悬挂系统作动器微小故障检测018
2.2.1CRH高速列车悬挂系统建模018
2.2.2轨道垂向不平顺建模024
2.2.3仿真验证027
2.3小结032

第3章基于ToMFIR残差和T-S模糊系统模型的执行器早期故障诊断方法及应用034
3.1系统描述034
3.1.1正则系统T-S模糊建模034
3.1.2真实系统 (含执行器微小故障)T-S模糊建模036
3.2主要结果037
3.2.1初步描述037
3.2.2微小故障检测(情况1)037
3.2.3微小故障检测(情况2)039
3.2.4微小故障隔离041
3.2.5微小故障估计047
3.3实例仿真049
3.3.1CRH牵引电机模糊建模及分析049
3.3.2仿真结果及分析053
3.4小结056

第4章基于ToMFIR残差和滑模观测器理论的传感器复合微小故障诊断方法及应用057
4.1系统建模057
4.

高速列车因其舒适、便捷、安全和准时，已成为我国主流的城际间交通工具。CRH(China Railway High-speed)动车组高速列车是一个大型复杂的机电耦合系统，作为其重要组成部分，牵引控制系统的可靠性对于高速列车的安全运营至关重要。随着在轨运行时间的增长，牵引控制系统中的很多部件都会发生不同程度的性能衰退并引发早期微小故障。这些故障由于特征微弱，不易被列车故障监控系统及时检测出，但随着故障的逐步加剧，有可能演变为重大的灾难事故，给高速列车的安全运行带来潜在危险。因此，针对动车组高速列车的牵引控制系统开展早期微小故障诊断的研究具有重要意义。
本书针对CRH动车组高速列车牵引控制系统中可能出现的早期微小故障开展检测和诊断(故障的定位和重构)的理论研究，主要研究对象包括悬挂控制系统、感应电机驱动电路、感应电机传感器、变流器控制系统、感应电机本体(定子和转子绕组)等。系统模型描述形式包括线性定常系统、T-S模糊系统、具有不确定性的非线性系统以及广义非线性系统。本书主要包括以下5个方面。
① 系统地论述了线性系统基于ToMFIR残差的故障检测机理，主要包括：线性定常系统的ToMFIR残差理论、鲁棒ToMFIR残差理论、ToMFIR残差的近似计算理论、观测器残差修正理论等。构造了动车组列车悬挂系统的动态模型，包含轨道的垂向不平顺信号和多种类型的执行器早期微小故障。根据线性系统鲁棒ToMFIR残差理论和近似计算理论，实现悬挂系统执行器早期微小故障的检测。仿真结果表明，所提故障检测方案可以有效解决微小故障检测问题，在实时性和准确性方面都明显优于基于观测器残差的故障检测方法。
② 针对T-S模糊系统中早期微小故障的检测和诊断问题，设计了基于T-S模糊ToMFIR残差的故障检测方案，进一步结合滑模观测器和基于ToMFIR残差的隔离阈值实现微小故障的隔离，最后基于自适应观测器估计出执行器的效能损失比例。所提方法不仅能消除原始的基于ToMFIR残差的故障检测对于系统结构的约束，而且给出了形式更为一般的基于ToMFIR残差的故障诊断架构。该算法成功应用于牵引电机控制系统中驱动电路微小故障的诊断，并获得较好的仿真验证效果。
③ 针对传感器早期微小故障往往呈现并发的特性，基于ToMFIR残差理论的进一步研究结果，给出了具有不确定性