非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)方法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)依靠其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，被廣泛地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域中。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)同樣會(huì)發(fā)生故障，從而造成系統(tǒng)性能的下降甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定及崩潰。此外，通信網(wǎng)絡(luò)的引入造成的傳輸時(shí)滯、數(shù)據(jù)丟包等影響，使得傳統(tǒng)的故障診斷方法無法直接使用到該類系統(tǒng)上。針對(duì)非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，研究故障檢測(cè)方法具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　本文研究了非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)問題。首先，介紹了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障檢

2、測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)有成果的特點(diǎn)與不足，并對(duì)將涉及的相關(guān)理論知識(shí)進(jìn)行了介紹。首先，研究了具有傳輸時(shí)滯的非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障檢測(cè)問題。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)滯的隨機(jī)性特點(diǎn)，采用兩個(gè)相互獨(dú)立的Markov鏈分別描述傳感器-控制器時(shí)滯和控制器-執(zhí)行器時(shí)滯，建立Markov跳躍網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)時(shí)滯模型?？紤]系統(tǒng)非線性項(xiàng)滿足扇形約束條件，通過對(duì)被控系統(tǒng)狀態(tài)和故障檢測(cè)濾波器進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)維，利用一組線性矩陣不等式設(shè)計(jì)了魯棒故障檢測(cè)濾波器，并利用故障檢測(cè)濾波

3、器得到系統(tǒng)殘差，實(shí)現(xiàn)了故障檢測(cè)。其次，研究了具有傳輸時(shí)滯和傳感器數(shù)據(jù)丟包的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障檢測(cè)問題。根據(jù)數(shù)據(jù)丟包的概率統(tǒng)計(jì)特點(diǎn)，采用滿足均勻分布的隨機(jī)變量描述傳感器測(cè)量端的數(shù)據(jù)丟包問題；利用權(quán)重矩陣故障信號(hào)描述系統(tǒng)故障，殘差對(duì)故障的敏感性得到提高。針對(duì)該模型，設(shè)計(jì)了一種魯棒故障檢測(cè)觀測(cè)器，通過擴(kuò)維獲得故障檢測(cè)誤差動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，并利用一組線性矩陣不等式分析誤差動(dòng)態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)故障的及時(shí)有效的檢測(cè)。再者，研究了基于T-S模糊模型的

4、非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障檢測(cè)問題?？紤]T-S模糊建模誤差，模型子系統(tǒng)保留一定的非線性項(xiàng)，使系統(tǒng)更貼近實(shí)際系統(tǒng)模型；系統(tǒng)的狀態(tài)時(shí)滯為隨機(jī)有界，傳感器的數(shù)據(jù)丟包滿足均勻分布。針對(duì)該模型，分析設(shè)計(jì)一種基于T-S模糊模型的魯棒H?全維故障檢測(cè)濾波器，使得誤差動(dòng)態(tài)系統(tǒng)在給定的H?性能指標(biāo)下漸進(jìn)均方穩(wěn)定，并利用線性矩陣不等式給出濾波器設(shè)計(jì)的充分條件，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的故障檢測(cè)。研究了具有傳輸約束的T-S模糊模型網(wǎng)絡(luò)控制控制系統(tǒng)故障檢測(cè)問題。根據(jù)傳輸時(shí)滯和數(shù)

5、據(jù)丟包的分布特點(diǎn)，考慮系統(tǒng)雙通道（傳感器—控制器和控制器—執(zhí)行器）數(shù)據(jù)丟包和傳輸時(shí)滯，對(duì)控制器-執(zhí)行器通道采用無限分布式時(shí)滯描述數(shù)據(jù)丟包和傳輸時(shí)滯兩種現(xiàn)象；傳感器-控制器通道的數(shù)據(jù)丟包采用均勻分布的隨機(jī)函數(shù)表示。針對(duì)該模型，分析設(shè)計(jì)一種基于T-S模糊模型的故障檢測(cè)觀測(cè)器，通過Lyapunov方程分析故障檢測(cè)誤差動(dòng)態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件，利用一組線性矩陣不等式給出故障檢測(cè)觀測(cè)器參數(shù)的設(shè)計(jì)形式，從而解決具有雙通道數(shù)據(jù)丟包的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障檢測(cè)