網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)與診斷技術(shù).pdf

1、本文研究了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)與診斷技術(shù)，主要內(nèi)容如下：
　　 (1)研究了具有輸出時(shí)延和數(shù)據(jù)包丟失的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)與診斷問題。假定系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)均為時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式，在離散動(dòng)態(tài)模型的基礎(chǔ)上，分別采用了基于固定輸出時(shí)延、時(shí)延補(bǔ)償和等分采樣的NCS故障檢測(cè)法，對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行了故障檢測(cè)研究。通過建立故障觀測(cè)器，利用Lyapunov穩(wěn)定性理論，得出了觀測(cè)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件。在故障檢測(cè)的基礎(chǔ)上，采用并行魯棒故障觀測(cè)器和方向性殘

2、差向量的方法，對(duì)故障進(jìn)行了分離，實(shí)現(xiàn)了故障診斷。
　　 (2)研究了具有控制時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的魯棒故障檢測(cè)問題。針對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)為時(shí)間驅(qū)動(dòng)，控制器和執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)為事件驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，建立了具有參數(shù)不確定性的離散時(shí)間系統(tǒng)模型。當(dāng)不存在數(shù)據(jù)包丟失現(xiàn)象時(shí)，構(gòu)建了故障觀測(cè)器，得到了狀態(tài)估計(jì)誤差方程，并將觀測(cè)器系統(tǒng)的穩(wěn)定條件歸結(jié)為一個(gè)線性矩陣不等式。當(dāng)存在數(shù)據(jù)包丟失現(xiàn)象時(shí)，在一定的丟包率情況下，將故障觀測(cè)器構(gòu)建成離散切換系統(tǒng)模型，進(jìn)行了

3、故障檢測(cè)的研究，并給出了系統(tǒng)均方漸近穩(wěn)定的條件。當(dāng)系統(tǒng)同時(shí)存在控制時(shí)延和數(shù)據(jù)包丟失，且具有外加干擾輸入時(shí)，研究了系統(tǒng)的魯棒H∞故障檢測(cè)問題，并對(duì)魯棒性和靈敏度進(jìn)行了綜合分析。
　　 (3)通過濾波器和預(yù)估器的方法對(duì)長(zhǎng)時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)與診斷研究?？紤]一類時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，提出了一種具有時(shí)延補(bǔ)償功能的卡爾曼濾波器設(shè)計(jì)方法，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)。通過對(duì)系統(tǒng)時(shí)延特性的研究，采用變分法推導(dǎo)出了時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的離散時(shí)間卡爾曼濾

4、波公式，給出了具體的最優(yōu)線性遞推濾波算法。并且在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)方面，提出了一種新的組合式z：檢驗(yàn)法。其次，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)時(shí)延采樣值進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)，建立了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的故障觀測(cè)器誤差方程，并證明了該觀測(cè)器穩(wěn)定的條件。最后，給出了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障分離方法。
　　 (4)研究了采用無線傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障檢測(cè)問題。介紹了無線網(wǎng)絡(luò)的類型，以及無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的主要研究?jī)?nèi)容?？紤]傳感器與控制器之間采用無線傳輸，且被控對(duì)象

5、為非線性模型的一類無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，利用模糊主導(dǎo)子系統(tǒng)的思想，設(shè)計(jì)了基于局部T-S模糊模型的模糊觀測(cè)器，并給出了全局漸近穩(wěn)定的充分條件。同時(shí)，考慮了一類由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，假定其存在輸出時(shí)延，對(duì)其進(jìn)行故障檢測(cè)。通過研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸特性，建立了基于離散切換系統(tǒng)的故障觀測(cè)器，并將觀測(cè)器穩(wěn)定條件歸結(jié)為一個(gè)線性矩陣不等式。當(dāng)系統(tǒng)正常時(shí)，只要給定的不等式條件成立，該觀測(cè)器系統(tǒng)就是穩(wěn)定的。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，觀測(cè)器殘差能夠迅

6、速發(fā)生跳變，從而檢測(cè)出故障的發(fā)生
　　 (5)構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障診斷仿真平臺(tái)。首先歸納理想NCS仿真平臺(tái)所應(yīng)具有的品質(zhì)，然后以其為指導(dǎo)提出了一種新的NCS故障診斷仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)框架，并基于Delphi、ADS1.2等軟件平臺(tái)和硬件組件實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障診斷仿真平臺(tái)。該仿真平臺(tái)突破時(shí)延小于一個(gè)采樣周期的限制，提供不同模塊的多種選擇屬性，從而克服了已有NCS仿真平臺(tái)的不足，增強(qiáng)了仿真平臺(tái)的有效性和靈活性。并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)控制系統(tǒng)在