網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障診斷與容錯控制研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(Networked Control System，NCS)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，其復(fù)雜性也越來越高。在工程實踐中，對系統(tǒng)安全性、可靠性要求愈發(fā)顯著。因此研究NCS的故障診斷與容錯控制具有重要的理論價值與現(xiàn)實意義。本文基于已有的理論研究成果，研究NCS故障診斷與容錯控制，并提出新的研究方法和思路。
　　在數(shù)據(jù)傳輸過程中，由于存在網(wǎng)絡(luò)帶寬和信息碰撞等因素，信息傳輸不可避免地存在時延、丟包、錯序等問題。針

2、對常見的隨機(jī)時延問題，本文建立離散的隨機(jī)時延模型?；谠撃Ｐ?，設(shè)計兩種常見的最優(yōu)故障診斷濾波器：Kalman濾波器和H∞濾波器。通過仿真，簡單直觀地比較分析了兩種方法。Kalman故障診斷濾波器的設(shè)計，通過迭代實現(xiàn)。在H∞濾波器設(shè)計中，采用增廣矩陣和線性矩陣不等式技術(shù)，盡可能減小殘差與故障之間的誤差。
　　考慮單一網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)因素，研究網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的故障診斷與容錯控制，已取得不少研究成果，但同時考慮時延、丟包、錯序等因素影響下的研究并

3、不多見。針對該問題，本文將具有非理想網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(時延、丟包、錯序等)的NCS建模為離散的Markov跳變系統(tǒng)。基于Markov跳變系統(tǒng)理論，采用Ricatti不等式技術(shù)，設(shè)計了一種魯棒故障檢測濾波器。通過引入相關(guān)參數(shù)，討論對故障的靈敏性以及對擾動的魯棒性問題。
　　針對傳感器和執(zhí)行器失效這一常見故障，研究了NCS容錯控制器設(shè)計問題。本文將常見的執(zhí)行器故障，建模為“兩狀態(tài)故障模型”。然后，基于建立的連續(xù)NCS統(tǒng)一模型，研究具有執(zhí)行器失

4、效的NCS容錯控制問題。構(gòu)造Lyapunov-Krasovskii函數(shù)，通過引入自由加權(quán)矩陣消除交叉項，從而得到相應(yīng)的保證系統(tǒng)穩(wěn)定的容錯控制器設(shè)計判據(jù)。證明過程中充分利用函數(shù)凸性進(jìn)行等價變換，得到了時延上界保守性較小的結(jié)果。最后，通過數(shù)例仿真，驗證了相關(guān)結(jié)論的有效性。
　　隨著控制系統(tǒng)的迅速發(fā)展，非線性系統(tǒng)理論得到了廣泛關(guān)注。針對具有隨機(jī)傳感器失效的不確定非線性NCS，本文建立T-S模糊模型和隨機(jī)傳感器故障模型。然后，基于模糊系統(tǒng)