网络控制系统的故障诊断

网络控制系统(Networked control systems,NCSs)是反馈通过数据网络的控制系统,跟传统控制系统相比,具有很多优点.但是,网络包含的时滞和其他数据特性会使得设计时未考虑网络的反馈系统性能下降.本文总结了近年来一些关于网络控制系统故障诊断的主要思想和结果,包括具有时滞的网络控制系统的故障检测及诊断技术,基于简单时滞系统模型;Markovian跳跃系统模型,混合系统模型及T-S模型的网络控制系统;以及对今后研究的展望.     

具有时变时滞不确定切换系统的鲁棒H∞可靠控制

为了克服时变时滞效应对切换系统的不良影响,并使系统具有一定的抗干扰性和可靠性,针对一类执行器故障的时变时滞不确定切换系统,研究了鲁棒H∞可靠控制器的设计问题。首先给出了该类系统的鲁棒可靠控制器,γ-次优鲁棒H∞可靠控制器及γ-最优鲁棒H∞可靠控制器的概念;然后建立了切换系统的执行器故障模型,运用多Lyapunov-Krasovskii泛函方法和线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)技术,给出了执行器故障情况下的鲁棒H∞可靠控制器的设计方法,所得到的关于优化问题中的矩阵不等式不是一组线性矩阵不等式,通过变量替换的方法求得了控制器的增益阵,并且提供了最优扰动抑制性能的迭代求解步骤;最后通过仿真实例验证了设计方法的有效性。结果表明在系统具有不确定参数和执行器故障的情况下,所设计的控制器能够镇定原系统,并使得系统具有H∞扰动抑制性能。     

具有随机传输时滞的网络化控制系统故障检测

针对具有干扰的网络化控制系统提出了一种鲁棒故障检测方法。考虑网络化控制系统中,被控对象的传感器和执行器之间的信息传输是通过一个共享传输媒介与控制器连接实现,传感器-控制器,控制器-执行器之间的时滞由两个独立的马氏随机过程分别描述。通过对被控系统状态和故障检测滤波器的适当扩维,鲁棒故障检测滤波器以一组线性矩阵不等式(LMIs)的形式给出设计方法。残差基于控制器和故障检测滤波器获得的数据生成,在无故障发生时,其输出趋于零,故障发生后,跟踪故障信息。最后给出一个例子说明了所提方法的有效性。     

非线性不确定时滞系统的模糊输出反馈H∞控制

为提高具有变时滞的非线性不确定动态系统的动态性能,研究了模糊鲁棒输出反馈H_∞控制问题。基于线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)技术和T-S模糊模型,首先利用Lyapunov稳定性定理,得到模糊输出反馈控制器存在的一个充分条件,在此基础上,通过构造算法,将该条件转化为易于实现的LMI形式,导出控制器设计方法。设计的模糊输出反馈控制器使得闭环系统渐近稳定且满足H_∞范数指标。实例仿真证明了该设计方法可行．     

网络控制系统的随机状态反馈控制

通过网络形成闭环的反馈控制系统称为网络控制系统，其特征是系统各组件之间可以通过网络交换信息。基于线性时不变被控对象的网络控制系统的离散随机模型．讨论了网络控制系统在两种离散性能指标下系统的随机最优状态反馈控制器的设计。定义了网络控制系统的随机稳定性、均方稳定性和均方指数稳定性，并证明了这两种最优控制器均可使网络控制系统均方指数稳定。最后，以网络控制下的釜式反应器为对象进行了仿真研究，结果表明了本方法的正确性和有效性。     

时滞对象的神经网络Smith预测控制

针对系统的时滞问题提出一种新的控制系统，将神经网络Smith预估器与神经元控制器通过预测误差有效结合在一起，起到预测控制目的。在神经网络Smith预估器中采用优于BP网络的IRN网络，仿真的结果表明系统的实时控制速度有了明显地提高。     

带马尔科夫参数时滞容错控制系统稳定性分析

在主动容错控制系统 (AFTCS, Active Fault Tolerant Control System)中,故障检测与隔离(FDI,Fault Detection and Isolation)装置是核心部分,对系统故障诊断过程建模并研究其对整个系统的影响是十分重要的内容.考虑控制系统传感器到控制器之间由网络传输造成的常时滞,用两个马尔科夫随机过程分别描述系统的故障过程和故障诊断过程,建立多马尔科夫参数的系统模型;进而研究故障诊断装置对系统稳定性的影响,基于矩阵直积的方法,给出了不依赖延时的系统均方随机稳定的充分条件,为故障诊断方法的选择和评估提供了依据;最后给出了计算实例,根据稳定性条件,得出了在保持系统稳定的前提下,时滞、误检率和漏检率应满足的条件.      

具有无穷时滞的序列差分方程的有界性

通过引入一种新的离散状态空问Cdh(Cdh是Banach空间),对具有无穷时滞的序列差分方程的有界性问题进行了研究,分别得到了一致有界和一致最终有界的充分条件。     

二阶非线性时滞微分方程解的振动性和渐进性

主要研究非线性时滞微分方程[a(t)h(x(t))x'(t)]'+p(t)x'(t)+q(t)f(x(σ(t)))=0,t≥T_0和[a(t)h(x(t))x'(t)]'+p(t)x'(t)+q(t)f(x(σ(t)))=e(t),t≥T_0解的振动性和渐进性。     

具有无穷时滞的序列差分方程的稳定性

通过介绍一种新的离散相空间C_d~h(C_d~h是Banach空间)研究了具有无穷时滞的序列差分方程的稳定性问题,并相应给出了一致稳定和一致渐近稳定的充要条件。