基于觀測器的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)故障檢測研究.pdf

1、網(wǎng)絡控制系統(tǒng)（Networked Control Systems，NCSs）是一種被控對象通過通信網(wǎng)絡連接傳感器、控制器和執(zhí)行器為完成對被控系統(tǒng)的控制而形成的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，其體系結(jié)構完整，通信方式相對獨立但又能很好的互聯(lián)，廣泛地應用于工業(yè)控制、生產(chǎn)制造、航空航天、國防軍事等多個領域。但是由于網(wǎng)絡環(huán)境存在網(wǎng)絡帶寬的限制、突發(fā)故障、網(wǎng)絡的不穩(wěn)定等不確定因素，導致控制系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性增加，而故障檢測技術為控制系統(tǒng)的安全運行以及提高控制

2、系統(tǒng)的可靠性提供了重要保障。
　　本文針對網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，考慮引入網(wǎng)絡后控制系統(tǒng)中存在的一些基本問題，建立新的閉環(huán)控制系統(tǒng)，構造殘差產(chǎn)生器生成殘差信號，建立基于觀測器的離散時間故障檢測模型，分別設計控制器和故障檢測濾波器以提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和故障信號的可檢測性。從殘差產(chǎn)生器所產(chǎn)生的殘差信號可以看出設計的故障檢測濾波器不但對能量有界的外部擾動以及一些網(wǎng)絡中存在的基本問題（時延、丟包等）具有良好的魯棒性，同時對故障信號具有靈敏性，當故

3、障發(fā)生時，能夠快速地檢測出故障。下面介紹本文的研究內(nèi)容：
　　1.針對一類同時具有網(wǎng)絡時延、隨機數(shù)據(jù)丟包、通訊限制和未知輸入影響的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的魯棒H?故障檢測問題，首先提出基于觀測器的魯棒H?故障檢測濾波器的設計方案，其次給出基于全階濾波器構造殘差產(chǎn)生系統(tǒng)的設計方案，分別用仿真算例表明本文所設計的兩種故障檢測濾波器對模型參數(shù)的不確定性、能量有界的外部擾動信號及其他未知輸入信號具有良好的魯棒性，在外部干擾情況下，系統(tǒng)發(fā)生故障時殘差

4、評價函數(shù)能快速地超越設定的閾值，迅速檢測出故障的發(fā)生。
　　2.研究了一類具有變采樣周期的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的魯棒H?故障檢測問題，首先考慮網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的兩段網(wǎng)絡均存在時延的故障檢測問題；其次，考慮在傳感器到故障檢測濾波器之間的數(shù)據(jù)傳輸采用多包傳輸方式的故障檢測問題，建立一種新的閉環(huán)控制系統(tǒng)模型，提出了采樣周期可以在有限集合內(nèi)隨機切換的基于變周期切換方法以及基于參數(shù)不確定性方法處理變采樣周期，給出控制器和故障檢測濾波器的設計方法以及使閉