時(shí)延系統(tǒng)故障診斷及容錯(cuò)控制研究.pdf

1、時(shí)延廣泛存在于實(shí)際工業(yè)過(guò)程和分布式網(wǎng)絡(luò)中。為保證時(shí)延系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，有必要研究其故障診斷及容錯(cuò)控制方法。針對(duì)存在網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、丟包及噪聲的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了MEE濾波器及H∞濾波器，研究了基于濾波器的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障診斷方法。針對(duì)存在幾類典型的時(shí)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(cuò)控制器，并分別進(jìn)行了仿真研究，驗(yàn)證了這些容錯(cuò)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(gè)方面:
　　1.針對(duì)具有隨

2、機(jī)時(shí)延、噪聲和丟包的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，提出了基于最小熵濾波器的故障檢測(cè)方法。濾波器的目標(biāo)是估計(jì)網(wǎng)絡(luò)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(píng)判基于最小熵濾波器產(chǎn)生的殘差信號(hào)，進(jìn)行故障檢測(cè)，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了該故障診斷方法的適用性。
　　2.針對(duì)具有傳感器故障的線性連續(xù)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)了濾波器。建立了傳感器增益失效的隨機(jī)故障模型。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的模型，提出了可靠性H∞濾波器的設(shè)計(jì)方法，利用Lyapunov穩(wěn)定性原

3、理和LMI技術(shù)，獲得濾波器參數(shù)的可行解。利用所求結(jié)果進(jìn)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(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)能可靠地實(shí)現(xiàn)濾波器的功能。
　　3.針對(duì)具有執(zhí)行器發(fā)生概率性故障及區(qū)間時(shí)變時(shí)延的時(shí)滯系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一類容錯(cuò)控制器。通過(guò)引入隨機(jī)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(shù)，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(shí)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(shí)也能使閉環(huán)穩(wěn)定保持一定的控制性能。最后通過(guò)仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的可靠性控制器的可行性及有效性。
　　4.針對(duì)具有執(zhí)行器間歇故障及時(shí)變時(shí)延的非線性離散/連續(xù)型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分別設(shè)計(jì)了可靠性容錯(cuò)控制器。通過(guò)引入滿足伯努利分布的隨機(jī)變量刻畫執(zhí)行器具有間歇故障的隨機(jī)故障模型，并運(yùn)用Lyapunov理論及線性矩陣不等式技術(shù)，設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在執(zhí)行器