DETCS下非均勻傳輸NCS故障調(diào)節(jié)與通訊的協(xié)同設(shè)計.pdf

1、隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)通信和控制技術(shù)的日益發(fā)展和交叉滲透，NCS(NetworkControl System，NCS)已成為控制系統(tǒng)的通用架構(gòu)，這類系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、空間更分布，對控制功能及性能的要求也更精細(xì)，其所面臨的問題和挑戰(zhàn)也越來越多，其中安全性問題及解決方案已成為首要之務(wù)。通過對NCS進(jìn)行容錯設(shè)計是提高其安全可靠性的重要途徑，但現(xiàn)存成果大多數(shù)都是基于周期時間觸發(fā)通訊機制(Periodic Time-Triggered Communi

2、cationScheme，PTTCS)展開的被動容錯控制研究，在此機制下傳輸信息不僅會造成網(wǎng)絡(luò)資源的浪費，同時導(dǎo)致結(jié)論的保守性也較大且性能不高。
　　基于此，本文將離散事件觸發(fā)通訊機制(Discrete Event-triggered Communicati-on Scheme，DETCS)融入到一類具有執(zhí)行器連續(xù)時變故障、網(wǎng)絡(luò)時延及噪聲的NCS中，借鑒非均勻采樣控制理論的思想，采用具有故障調(diào)節(jié)能力的動態(tài)輸出反饋控制策略，對DET

3、CS下非均勻傳輸NCS主動容錯控制與網(wǎng)絡(luò)通訊的協(xié)同設(shè)計問題展開了研究。具體工作如下：
　　1)在DETCS下，建立了非均勻傳輸閉環(huán)故障線性NCS的主動容錯控制系統(tǒng)模型
　　為實現(xiàn)NCS主動容錯控制與網(wǎng)絡(luò)通訊的協(xié)同設(shè)計，首先在NCS中引入DETCS，提出了分步實施理念，即將故障與狀態(tài)的估計置入智能傳感器，將具有故障調(diào)節(jié)能力的動態(tài)輸出反饋控制律置入控制器，以等物理采樣周期的時間驅(qū)動觀測器，以虛擬非均勻采樣周期的事件驅(qū)動控制器，建

4、立了DETCS下非均勻傳輸閉環(huán)故障NCS主動容錯控制系統(tǒng)模型。
　　2)研究了DETCS下非均勻傳輸線性/T-S模糊非線性NCS故障調(diào)節(jié)與通訊協(xié)同設(shè)計問題
　　首先，在等物理采樣周期下，采用時延分析法和Lyapunov穩(wěn)定性理論，分別給出了線性與T-S模糊非線性魯棒H∞廣義觀測器的設(shè)計方法，實現(xiàn)了對連續(xù)時變故障和狀態(tài)的快速準(zhǔn)確估計,進(jìn)一步在DETCS下，基于所獲得的故障和狀態(tài)信息，給出了使非均勻傳輸NCS具有魯棒H∞性能的故

5、障調(diào)節(jié)與通訊協(xié)同設(shè)計的方法，最后以仿真算例驗證了結(jié)果的正確與可行性。
　　3)研究了DETCS下具有多目標(biāo)約束的非均勻傳輸線性/T-S模糊非線性NCS故障調(diào)節(jié)與通訊協(xié)同設(shè)計問題
　　考慮引入多目標(biāo)約束會使控制器求解空間變小的問題，為此在具有故障調(diào)節(jié)能力的反饋控制器與通訊的協(xié)同設(shè)計方法推證中，通過構(gòu)造了新的Lyapunov泛函，運用改進(jìn)互反凸組合引理和改進(jìn)Wirtinger不等式等少保守性技術(shù)，分別給出了線性/T-S模糊非線性

6、α-穩(wěn)定魯棒H∞廣義觀測器的設(shè)計方法，實現(xiàn)了對故障和狀態(tài)準(zhǔn)確及時估計；進(jìn)一步在DETCS下，基于所獲得估計信息，給出了使非均勻傳輸NCS具有α-穩(wěn)定魯棒H∞性能的故障調(diào)節(jié)與通訊協(xié)同設(shè)計的方法。仿真結(jié)果表明，在此情形下系統(tǒng)具有更少的保守性，并且引入α-穩(wěn)定約束可以改善對故障和狀態(tài)的估計性能，同時隨著α的增加，在保證系統(tǒng)控制性能的同時又節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源。
　　4)搭建了DETCS下非均勻傳輸虛擬NCS主動容錯實驗平臺，并對相關(guān)理論結(jié)果進(jìn)