網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的建模、控制及故障檢測(cè).pdf

1、隨著科技的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)日益廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的集中式控制系統(tǒng)和集散式控制系統(tǒng)相比，網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)，易于擴(kuò)展、升級(jí)和維護(hù)，由于借助公用網(wǎng)絡(luò)降低了布線成本等優(yōu)點(diǎn)。但是由于通訊網(wǎng)絡(luò)的引入帶來了一系列的問題，如：通訊延時(shí)、數(shù)據(jù)包時(shí)序錯(cuò)亂、數(shù)據(jù)包丟失、網(wǎng)絡(luò)調(diào)度和故障診斷等問題，使得系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，并且導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降乃至不穩(wěn)定。本文針對(duì)這些問題在以下方面對(duì)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)進(jìn)行研究分析。
　　研究網(wǎng)

2、絡(luò)化控制系統(tǒng)的利用改進(jìn)的Markov跳躍系統(tǒng)的建模與控制問題，以及在隨機(jī) Lyapunov函數(shù)穩(wěn)定性分析方法基礎(chǔ)上，研究依賴于延時(shí)大小和依賴于延時(shí)范圍的隨機(jī)跳躍 H∞狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計(jì)問題。首先我們回顧利用傳統(tǒng) Markov跳躍系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與控制的結(jié)果和不足，然后給出利用改進(jìn)的Markov跳躍系統(tǒng)的建模形式，給出了基于線性矩陣不等式的依賴于延時(shí)大小的隨機(jī)跳躍H∞控制器的存在條件并采取了CCL算法對(duì)控制器進(jìn)行求解。同時(shí)，對(duì)求

3、解過程中的某些矩陣變量加以適當(dāng)約束，既可求解出相應(yīng)的依賴于延時(shí)范圍的隨機(jī)跳躍H∞控制器。仿真算例驗(yàn)證了所得到的依賴于延時(shí)大小的隨機(jī)跳躍H∞控制器在使閉環(huán)系統(tǒng)在噪聲抑制方面較低的保守性，以及依賴于延時(shí)步長(zhǎng)范圍隨機(jī)跳躍 H∞控制器的計(jì)算簡(jiǎn)便性。
　　基于隨機(jī) Lyapunov函數(shù)的方法，研究了利用不確定轉(zhuǎn)移概率 Markov隨機(jī)跳躍系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模的改進(jìn)。同時(shí)給出了依賴于延時(shí)步長(zhǎng)大小和依賴于延時(shí)范圍的隨機(jī)跳躍 H∞狀態(tài)反饋控制

4、器的設(shè)計(jì)問題。首先通過采用一種控制器端計(jì)算并傳送控制指令集合、執(zhí)行器端根據(jù)延時(shí)信息來選擇控制器增益的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)框架，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)控制器增益依賴于延時(shí)或延時(shí)范圍跳轉(zhuǎn)的控制器設(shè)計(jì)。進(jìn)而，在對(duì)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)利用隨機(jī)跳躍系統(tǒng)理論建模的基礎(chǔ)上，基于線性矩陣不等式技術(shù)，給出了依賴于延時(shí)大小和延時(shí)范圍的隨機(jī)跳躍 H∞控制器的存在條件，并采取了 CCL算法對(duì)控制器進(jìn)行求解。仿真算例驗(yàn)證了所得到的依賴于時(shí)大小的隨機(jī)跳躍 H∞控制器在使閉環(huán)系統(tǒng)噪聲抑制方

5、面的較低保守性，以及依賴于延時(shí)步長(zhǎng)范圍的切換 H∞控制器的較高實(shí)用性。從而在不能獲得準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)移概率的背景下，使利用Markov跳躍系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)的建模及控制成為了可能。本章中所利用的方法、思想及結(jié)果可擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)化輸出反饋控制及其它控制問題中。
　　研究了采樣鎮(zhèn)定控制問題以及采樣保性能控制問題。首先將時(shí)間驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)建模成時(shí)滯采樣控制系統(tǒng)，然后針對(duì)該時(shí)滯采樣控制系統(tǒng)，基于Lyapunov漸近穩(wěn)定性分析方法，提出了一種新的網(wǎng)絡(luò)化系

6、統(tǒng)的采樣控制器設(shè)計(jì)方法，并且在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的保性能采樣控制器。
　　針對(duì)一類具有網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延和范數(shù)有界未知輸入影響的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，研究了故障診斷濾波器的設(shè)計(jì)問題。目的是設(shè)計(jì)一個(gè)故障濾波殘差產(chǎn)生系統(tǒng)，使殘差信號(hào)對(duì)擾動(dòng)信號(hào)和其它未知輸入具有較高的魯棒性，并且對(duì)故障信號(hào)具有較高的靈敏度。采用緩沖區(qū)技術(shù)將時(shí)變的網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延轉(zhuǎn)化為確定性時(shí)延，然后分別基于狀態(tài)觀測(cè)器方法和直接估計(jì)的方法研究了長(zhǎng)時(shí)延情況下的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障診