離散切換時(shí)滯系統(tǒng)的魯棒故障檢測方法研究.pdf

1、在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于控制系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，復(fù)雜程度日益提高，以及控制系統(tǒng)長時(shí)間處于連續(xù)的工作狀態(tài)，人們迫切地需要提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。另一方面，時(shí)滯和參數(shù)不確定現(xiàn)象普遍存在于控制系統(tǒng)當(dāng)中，上述因素會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降甚至?xí)斐上到y(tǒng)的不穩(wěn)定。當(dāng)系統(tǒng)的執(zhí)行器和傳感器發(fā)生故障時(shí)，傳統(tǒng)的控制器不能保證閉環(huán)控制系統(tǒng)期望的性能甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定。故障檢測（FD）和可靠控制技術(shù)是解決這一問題的有效方法。為了提高離散切換時(shí)滯系統(tǒng)的故障檢測性能

2、，本論文基于Lyapunov-Krasovskii Function（LKF）穩(wěn)定性理論和魯棒線性矩陣不等式（LMI）技術(shù)，進(jìn)一步深入地研究了離散切換時(shí)滯系統(tǒng)的魯棒性能、狀態(tài)反饋控制器和故障檢測濾波器（FDF）協(xié)同設(shè)計(jì)。由于在時(shí)滯的處理過程中，采用輸入-輸出方法和二項(xiàng)近似方法，所得結(jié)果具有更小的保守性和計(jì)算負(fù)擔(dān)。全文的主要工作總結(jié)如下：
　　（1）針對(duì)帶有時(shí)滯和數(shù)據(jù)包丟失的離散切換網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，協(xié)同設(shè)計(jì)了故障檢測濾波器和控制器。不

3、同于以往文獻(xiàn)的結(jié)果，本文設(shè)計(jì)策略為閉環(huán)故障檢測策略。通過將基于觀測器的故障檢測濾波器作為殘差生成器，網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯切換系統(tǒng)可以表示成H∞模型匹配問題。采用LKF法和平均駐留時(shí)間方法給出了時(shí)滯依賴的充分條件，確保殘差和故障之間的估計(jì)誤差盡可能小，同時(shí)滿足閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)切換系統(tǒng)的指數(shù)均方穩(wěn)定。最后，數(shù)值仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提出方法的有效性。
　?。?）在工作（1）的基礎(chǔ)之上，考慮了一類具有模型不確定性的離散切換時(shí)滯系統(tǒng)的故障檢測濾波器和控制器的協(xié)同設(shè)

4、計(jì)問題。為了提高系統(tǒng)的性能，使系統(tǒng)更加便于檢測，不同于上一章的研究方法，本章引入故障加權(quán)矩陣，限制加權(quán)頻率在故障信號(hào)的頻譜范圍內(nèi)。并應(yīng)用輸入-輸出和二項(xiàng)近似方法將離散切換時(shí)滯系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為互聯(lián)的兩個(gè)子系統(tǒng)。設(shè)計(jì)的FDF，對(duì)所允許的數(shù)據(jù)包丟失條件，保證故障檢測動(dòng)態(tài)系統(tǒng)為輸入-輸出均方穩(wěn)定，并且滿足期望的性能。通過選取一個(gè)新的LKF泛函，獲得了FDF存在的充分條件，相應(yīng)的FDF增益的可解性條件利用錐補(bǔ)線性化迭代算法轉(zhuǎn)化為凸最優(yōu)問題。