网络化控制系统的故障诊断和容错控制

《网络化控制系统的故障诊断和容错控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、华中科技大学博士学位论文摘要

2、i随着网络技术的发展，越来越多的控制系统通过通讯网络实现闭环控制，即采用通讯网络完成各部件如控制器、传感器、执行器之间的信息交换和控制信号的传递，这就是本文的研究对象——网络化控制系统。由于网络传输的复杂性，在工程实践中上述系统对安全性、可靠性要求比一般系统更高，如果某些微小故障不能及时排除，就有可能造成巨大的灾难和损庆。因此，研究网络化控制系统的故障诊断与容错控制具有重大的理论和应用价值雠文对网络化控制系统的故障诊断和容错控制问题进行了深入的研究，创造性地提出了一些新方法，较好地解决了

3、在各种网络时延条件下的故障检测、故障分离、容错控制，以及干扰解耦、噪声消除、稳定性分析等问题。本文系统全面地介绍了当前网络化控制系统的研究现状，介绍了其基本分析方法；概括了国内外故障诊断和容错技术的研究成果，总结了其研究思路和方法。然后结合两者的理论成果，提出了网络化控制系统的故障诊断和容错控制的可行方法。在此基础上讨论了在不同的网络协议下，在传感器、控制嚣、执行器不同的驱动模式下，网络时延的各种可能时序，并分别建立了网络化控制系统的5种不同的数学模型。本文针对不同的网络化控制系统模型，发展了其基于模型的故障诊断方法

4、。{针对输入延迟模型，构建了增广模型观测器、等同输入观测器、无记忆降阶观测器；针对输出延迟模型，构建了输出延迟观测器，并通过比较观测器输出和系统实际输出产生残差，通过设计的干扰解耦算法，进行了网络化控制系统的故障诊断。在存在白噪声干扰的情况下，本文构建了输入延迟Kalman滤波器与输出延迟Kalman滤波器，通过计算滤波器的参数消除了噪声影响，实现了NCS的故障诊断。另外还介绍了一种基于等价空间的方法，该方法通过系统的历史输入输出信息消除干扰影响，同样使用残差完成了故障诊断工作。’，本文研究了网络化控制系统的主动容错

5、方法，包括控制器输入切换和控制率重组方法，它们在FDD子系统检测和分离故障后再进行控制器的设计。另外介绍了被动容错方法，包括完整性设计和鲁棒容错方法。射者针对传感器和执行器的失效问题进行了讨论，解决了网络化控制系统的完整性问题；在此基础上，后者进一步研究了系统存在有界参数不确定时的鲁棒容错控制问题，设计了适合网络化控制系统的鲁棒容错控制器，提出了保证系统鲁棒稳定的设计算法。，、J本文创新性地提出了基于Takagi．Sugeno模糊模型的网络化控制系统故障诊断和容错控制方法。通过对具有马尔可夫特性的网络时延的分析，得到

6、了各时延值的发生华中科技大学博士学位论文概率即局部模型隶属度，从而建立了Takagi—Sugeno全局模糊模型。然后综合局部模型的基于观测器和等价空间的两种故障诊断方法以及容错控制方法，从而得到全局模型的故障诊断和容错控制结果。在VC++和Matlab软件的支持下，以二级倒立摆为例，本文介绍了一个网络化控制系统的故障诊断和容错控制仿真软件，对本文提出的各种方法进行了测试。该软件操作方便、扩充性好，适用于网络化控制系统的各种故障诊断和容错控制方法的仿真测试。关键词：网络化控伟冻统故遥诊断蕃话控制网嬉时延故醅辁测故醣分离

7、残差XJI华中科技大学博士学位论文ABSTRACTWjtllthedevelopmentofnetworktechnology,moreandmorecontrolsystemsadoptcommunicationnetworktorealizeclose·loopcontrol，whichmeansinformationexchangeandcontrolsignaltransmissionbetweencomponentssuchascontroller,sensorandactuatoriscompletedb

8、ycommunicationnetwork．Thisistheresearchobjectinthisdissertation-------networkedcontrolsystem．Becauseofthecomplexityofnetwork，thiskindofsystemhashigherlevelofdemandsforsafetyandreliabilitythangeneralsystem．Ifsomesmallfaultsarenotremovedintime，itwillprobablybring

9、aboutenormoustragedyandloss．Therefore，toresearchonfaultdiagnosisandfaulttolerantcontrolofnetworkedcontrolsystemhasgreattheoreticalandappliedvalue．Inthisdissertation，thesepro