離散切換時滯系統(tǒng)的魯棒故障檢測方法研究.pdf

1、在實際工程應用中，由于控制系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，復雜程度日益提高，以及控制系統(tǒng)長時間處于連續(xù)的工作狀態(tài)，人們迫切地需要提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。另一方面，時滯和參數(shù)不確定現(xiàn)象普遍存在于控制系統(tǒng)當中，上述因素會導致系統(tǒng)性能下降甚至會造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。當系統(tǒng)的執(zhí)行器和傳感器發(fā)生故障時，傳統(tǒng)的控制器不能保證閉環(huán)控制系統(tǒng)期望的性能甚至會導致整個系統(tǒng)不穩(wěn)定。故障檢測（FD）和可靠控制技術是解決這一問題的有效方法。為了提高離散切換時滯系統(tǒng)的故障檢測性能

2、，本論文基于Lyapunov-Krasovskii Function（LKF）穩(wěn)定性理論和魯棒線性矩陣不等式（LMI）技術，進一步深入地研究了離散切換時滯系統(tǒng)的魯棒性能、狀態(tài)反饋控制器和故障檢測濾波器（FDF）協(xié)同設計。由于在時滯的處理過程中，采用輸入-輸出方法和二項近似方法，所得結果具有更小的保守性和計算負擔。全文的主要工作總結如下：
　?。?）針對帶有時滯和數(shù)據(jù)包丟失的離散切換網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，協(xié)同設計了故障檢測濾波器和控制器。不

3、同于以往文獻的結果，本文設計策略為閉環(huán)故障檢測策略。通過將基于觀測器的故障檢測濾波器作為殘差生成器，網(wǎng)絡時滯切換系統(tǒng)可以表示成H∞模型匹配問題。采用LKF法和平均駐留時間方法給出了時滯依賴的充分條件，確保殘差和故障之間的估計誤差盡可能小，同時滿足閉環(huán)網(wǎng)絡切換系統(tǒng)的指數(shù)均方穩(wěn)定。最后，數(shù)值仿真結果驗證了所提出方法的有效性。
　?。?）在工作（1）的基礎之上，考慮了一類具有模型不確定性的離散切換時滯系統(tǒng)的故障檢測濾波器和控制器的協(xié)同設

4、計問題。為了提高系統(tǒng)的性能，使系統(tǒng)更加便于檢測，不同于上一章的研究方法，本章引入故障加權矩陣，限制加權頻率在故障信號的頻譜范圍內(nèi)。并應用輸入-輸出和二項近似方法將離散切換時滯系統(tǒng)轉化為互聯(lián)的兩個子系統(tǒng)。設計的FDF，對所允許的數(shù)據(jù)包丟失條件，保證故障檢測動態(tài)系統(tǒng)為輸入-輸出均方穩(wěn)定，并且滿足期望的性能。通過選取一個新的LKF泛函，獲得了FDF存在的充分條件，相應的FDF增益的可解性條件利用錐補線性化迭代算法轉化為凸最優(yōu)問題。