摘要：经济的快速发展和科技水平的不断提高带来的变化使得生产生活中的技术设备不断更新换代，它们的规模越来越大，组成结构也愈加复杂。一般来说，现代的各种技术设备为满足自身的性能和安全性的要求，需要依赖于复杂且精密的控制系统。故障发生在控制系统的任何一个环节中，都会造成复杂系统的性能不理想，稳定性和安全性降低，从而造成能源的浪费。建筑给排水系统作为现代建筑不可缺少的一部分，它一旦发生故障，将会造能源的进一步消耗，影响建筑物的整体运行，也会降低人们的生活质量。因此，为适应节能环保的经济发展新形势并满足人们对于智能建筑的安全性、舒适性、各方面稳定性的要求，对建筑给排水系统进行故障检测和容错控制方面的研究，具有重要的意义。

建筑给排水系统的传统维修模式采用的是维修和计划预修，近年来采用的是机械故障诊断的主动维修模式。以上两种方式在故障诊断方面缺乏较高精度，未能达到节能的目的，也影响用户舒适度。为提高建筑给排水系统故障诊断的精确性和故障容错能力，本文以水箱自动给水系统为例，基于物理解析模型的故障诊断方法进行相关研究。首先基于流体力学相关定律对水箱自动给水系统进行状态空间建模，然后采用极点配置法设计自适应故障诊断观测器，再将诊断出的故障信息作用于容错控制器，从而使得给排水系统正常运行，最后通过MATLAB进行仿真以验证了本次设计的可行性。

关键词：建筑给排水，故障诊断，容错控制

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论-1

1.1 研究背景及意义-1

1.2 国内外研究现状-2

1.2.1 故障诊断的国内外研究现状-2

1.2.2 容错控制的国内外研究现状-3

1.2.3 建筑给排水系统的国内外研究现状-5

1.3 研究内容及过程-6

1.3.1 本课题研究对象-6

1.3.2 研究流程及内容安排-6

1.4 本章小结-6

第二章 水箱自动给水系统的数学模型-8

2.1 数学建模方法-8

2.2 水箱自动给水系统的建模-8

2.2.1 单容水箱的数学建模-8

2.2.2 管道模型-11

2.2.2 参数选择-15

2.3 本章小结-18

第三章 水箱自动给水系统的容错控制设计-19

3.1 自适应观测器的模型设计-19

3.1.1 常规的自适应故障诊断观测器-19

3.1.2 极点配置法-20

3.2 容错控制器设计-22

3.3.1 容错控制的分类-22

3.3.2 容错控制器的设计-22

3.3 本章小结-22

第四章 仿真实例-24

4.1 MATLAB的介绍-24

4.1.1 MATLAB特点及优点-24

4.1.2 MATLAB的工作环境-24

4.2 仿真案例-25

4.2.1 参数求解-25

4.2.2 Simulink仿真-26

4.3 本章小结-28

第五章 总结与展望-29

5.1 课题设计的总结-29

5.2 课题的不足和展望-29

参考文献-31

致谢-33