時延系統(tǒng)故障診斷及容錯控制研究.pdf

1、時延廣泛存在于實際工業(yè)過程和分布式網(wǎng)絡中。為保證時延系統(tǒng)的安全可靠運行，有必要研究其故障診斷及容錯控制方法。針對存在網(wǎng)絡誘導時延、丟包及噪聲的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)設計了MEE濾波器及H∞濾波器，研究了基于濾波器的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)故障診斷方法。針對存在幾類典型的時延及執(zhí)行器/傳感器故障的非線性控制系統(tǒng)研究了容錯控制器，并分別進行了仿真研究，驗證了這些容錯控制方法的有效性。
　　本論文的主要工作及成果體現(xiàn)在以下四個方面:
　　1.針對具有隨

2、機時延、噪聲和丟包的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，提出了基于最小熵濾波器的故障檢測方法。濾波器的目標是估計網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的狀態(tài)使得輸出誤差的熵單調(diào)減小，給出了濾波算法收斂的條件，評判基于最小熵濾波器產(chǎn)生的殘差信號，進行故障檢測，并通過仿真驗證了該故障診斷方法的適用性。
　　2.針對具有傳感器故障的線性連續(xù)網(wǎng)絡化系統(tǒng)設計了濾波器。建立了傳感器增益失效的隨機故障模型。結(jié)合網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的模型，提出了可靠性H∞濾波器的設計方法，利用Lyapunov穩(wěn)定性原

3、理和LMI技術，獲得濾波器參數(shù)的可行解。利用所求結(jié)果進行數(shù)值仿真，從仿真結(jié)果看，濾波器在傳感器故障的情況下，通過網(wǎng)絡傳輸信號能可靠地實現(xiàn)濾波器的功能。
　　3.針對具有執(zhí)行器發(fā)生概率性故障及區(qū)間時變時延的時滯系統(tǒng)，設計了一類容錯控制器。通過引入隨機變量刻畫故障發(fā)生的概率，建立了執(zhí)行器故障模型。結(jié)合使用Lyapunov穩(wěn)定性原理和線性矩陣不等式(LMI)技術，給出了系統(tǒng)均方指數(shù)穩(wěn)定的LMI形式的充分條件，該條件不僅依賴于遲延，而且依

4、賴于故障發(fā)生的概率分布。所求的控制器不僅在系統(tǒng)完好時能使系統(tǒng)保持穩(wěn)定，而且在執(zhí)行器發(fā)生概率性故障時也能使閉環(huán)穩(wěn)定保持一定的控制性能。最后通過仿真驗證了所設計的可靠性控制器的可行性及有效性。
　　4.針對具有執(zhí)行器間歇故障及時變時延的非線性離散/連續(xù)型網(wǎng)絡控制系統(tǒng)分別設計了可靠性容錯控制器。通過引入滿足伯努利分布的隨機變量刻畫執(zhí)行器具有間歇故障的隨機故障模型，并運用Lyapunov理論及線性矩陣不等式技術，設計了網(wǎng)絡控制系統(tǒng)在執(zhí)行器