網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的魯棒故障檢測技術(shù)研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是指通過網(wǎng)絡(luò)連接傳感器、控制器和執(zhí)行器而形成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有布線簡單、維護方便、成本低、結(jié)構(gòu)靈活等優(yōu)點。但是在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，由于網(wǎng)絡(luò)的不確定性以及網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制等其他問題的引入使得系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性增加。系統(tǒng)運行的安全性和可靠性極其重要，而故障檢測技術(shù)為提高系統(tǒng)可靠性提供了新途徑。
　　本文針對連續(xù)時間和離散時間的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，引入基于觀測器或全階濾波器的殘差產(chǎn)生器來生成殘

2、差，從而建立相應(yīng)的連續(xù)時間或離散時間故障檢測模型，將故障檢測濾波器和控制器的設(shè)計聯(lián)合起來以提高故障的可檢測性和故障檢測的可靠性。使得殘差產(chǎn)生器所產(chǎn)生的殘差信號不僅對系統(tǒng)外界擾動具有較強的魯棒性，同時對故障具有足夠的靈敏度，并能快速檢測出故障的發(fā)生。仿真結(jié)果驗證了文中所提出的方法是有效的。
　　本文研究了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的故障檢測，主要內(nèi)容如下：
　　1.針對一類具有網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延、數(shù)據(jù)丟包以及通訊限制的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)存在于傳

3、感器到控制器之間或控制器到執(zhí)行器之間時進行故障檢測的研究。利用基于觀測器的故障檢測濾波器生成殘差信號，建立相應(yīng)的連續(xù)時間故障檢測模型。通過定義合適的Lyapunov泛函并利用凸分析方法，提出了新的故障檢測濾波器設(shè)計準(zhǔn)則。仿真結(jié)果表明，所提出的方法是有效的。
　　2.針對傳感器到控制器和控制器到執(zhí)行器間同時存在網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延和數(shù)據(jù)丟包的連續(xù)時間網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，研究基于觀測器的H?故障檢測濾波器和控制器設(shè)計問題。采用基于線性估計的時延補償

4、方法，建立了連續(xù)時間殘差產(chǎn)生系統(tǒng)，并考慮時延和丟包的非均勻分布特性。最后得到該系統(tǒng)漸近均方穩(wěn)定的充分條件。
　　3.研究一類具有隨機丟包和通訊限制的離散時間網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的魯棒故障檢測問題?？紤]控制器到執(zhí)行器間存在通訊限制以及傳感器到控制器間存在數(shù)據(jù)丟包，并用周期通訊序列和Bernoulli分布的隨機變量分別來描述網(wǎng)絡(luò)中的通訊限制和丟包現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上建立了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的模型，基于所建立的模型設(shè)計了全階故障檢測濾波器作為殘差產(chǎn)生器，