基于觀測(cè)器的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障檢測(cè)研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Networked Control Systems，NCSs）是一種被控對(duì)象通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)連接傳感器、控制器和執(zhí)行器為完成對(duì)被控系統(tǒng)的控制而形成的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，其體系結(jié)構(gòu)完整，通信方式相對(duì)獨(dú)立但又能很好的互聯(lián)，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制、生產(chǎn)制造、航空航天、國(guó)防軍事等多個(gè)領(lǐng)域。但是由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境存在網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制、突發(fā)故障、網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定等不確定因素，導(dǎo)致控制系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性增加，而故障檢測(cè)技術(shù)為控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行以及提高控制

2、系統(tǒng)的可靠性提供了重要保障。
　　本文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，考慮引入網(wǎng)絡(luò)后控制系統(tǒng)中存在的一些基本問(wèn)題，建立新的閉環(huán)控制系統(tǒng)，構(gòu)造殘差產(chǎn)生器生成殘差信號(hào)，建立基于觀測(cè)器的離散時(shí)間故障檢測(cè)模型，分別設(shè)計(jì)控制器和故障檢測(cè)濾波器以提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和故障信號(hào)的可檢測(cè)性。從殘差產(chǎn)生器所產(chǎn)生的殘差信號(hào)可以看出設(shè)計(jì)的故障檢測(cè)濾波器不但對(duì)能量有界的外部擾動(dòng)以及一些網(wǎng)絡(luò)中存在的基本問(wèn)題（時(shí)延、丟包等）具有良好的魯棒性，同時(shí)對(duì)故障信號(hào)具有靈敏性，當(dāng)故

3、障發(fā)生時(shí)，能夠快速地檢測(cè)出故障。下面介紹本文的研究?jī)?nèi)容：
　　1.針對(duì)一類同時(shí)具有網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、隨機(jī)數(shù)據(jù)丟包、通訊限制和未知輸入影響的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的魯棒H?故障檢測(cè)問(wèn)題，首先提出基于觀測(cè)器的魯棒H?故障檢測(cè)濾波器的設(shè)計(jì)方案，其次給出基于全階濾波器構(gòu)造殘差產(chǎn)生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，分別用仿真算例表明本文所設(shè)計(jì)的兩種故障檢測(cè)濾波器對(duì)模型參數(shù)的不確定性、能量有界的外部擾動(dòng)信號(hào)及其他未知輸入信號(hào)具有良好的魯棒性，在外部干擾情況下，系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)殘差

4、評(píng)價(jià)函數(shù)能快速地超越設(shè)定的閾值，迅速檢測(cè)出故障的發(fā)生。
　　2.研究了一類具有變采樣周期的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的魯棒H?故障檢測(cè)問(wèn)題，首先考慮網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的兩段網(wǎng)絡(luò)均存在時(shí)延的故障檢測(cè)問(wèn)題；其次，考慮在傳感器到故障檢測(cè)濾波器之間的數(shù)據(jù)傳輸采用多包傳輸方式的故障檢測(cè)問(wèn)題，建立一種新的閉環(huán)控制系統(tǒng)模型，提出了采樣周期可以在有限集合內(nèi)隨機(jī)切換的基于變周期切換方法以及基于參數(shù)不確定性方法處理變采樣周期，給出控制器和故障檢測(cè)濾波器的設(shè)計(jì)方法以及使閉