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

1、隨著計算機通信技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)依靠其獨特的優(yōu)勢，被廣泛地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)、生活的各個領(lǐng)域中。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)同樣會發(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。針對非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，研究故障檢測方法具有重要的理論和實際意義。
　　本文研究了非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的故障檢測問題。首先，介紹了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障檢

2、測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)有成果的特點與不足，并對將涉及的相關(guān)理論知識進行了介紹。首先，研究了具有傳輸時滯的非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障檢測問題。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸時滯的隨機性特點，采用兩個相互獨立的Markov鏈分別描述傳感器-控制器時滯和控制器-執(zhí)行器時滯，建立Markov跳躍網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)時滯模型。考慮系統(tǒng)非線性項滿足扇形約束條件，通過對被控系統(tǒng)狀態(tài)和故障檢測濾波器進行適當擴維，利用一組線性矩陣不等式設(shè)計了魯棒故障檢測濾波器，并利用故障檢測濾波

3、器得到系統(tǒng)殘差，實現(xiàn)了故障檢測。其次，研究了具有傳輸時滯和傳感器數(shù)據(jù)丟包的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障檢測問題。根據(jù)數(shù)據(jù)丟包的概率統(tǒng)計特點，采用滿足均勻分布的隨機變量描述傳感器測量端的數(shù)據(jù)丟包問題；利用權(quán)重矩陣故障信號描述系統(tǒng)故障，殘差對故障的敏感性得到提高。針對該模型，設(shè)計了一種魯棒故障檢測觀測器，通過擴維獲得故障檢測誤差動態(tài)系統(tǒng)，并利用一組線性矩陣不等式分析誤差動態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)故障的及時有效的檢測。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，使系統(tǒng)更貼近實際系統(tǒng)模型；系統(tǒng)的狀態(tài)時滯為隨機有界，傳感器的數(shù)據(jù)丟包滿足均勻分布。針對該模型，分析設(shè)計一種基于T-S模糊模型的魯棒H?全維故障檢測濾波器，使得誤差動態(tài)系統(tǒng)在給定的H?性能指標下漸進均方穩(wěn)定，并利用線性矩陣不等式給出濾波器設(shè)計的充分條件，實現(xiàn)了系統(tǒng)的故障檢測。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)故障檢測問題。根據(jù)傳輸時滯和數(shù)

5、據(jù)丟包的分布特點，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)丟包和傳輸時滯，對控制器-執(zhí)行器通道采用無限分布式時滯描述數(shù)據(jù)丟包和傳輸時滯兩種現(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函數(shù)表示。針對該模型，分析設(shè)計一種基于T-S模糊模型的故障檢測觀測器，通過Lyapunov方程分析故障檢測誤差動態(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觀測器參數(shù)的設(shè)計形式，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