具有数据包丢失的delta算子网络系统故障检测

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1、学校代码１０４５９学号或申请号２０１３１２１７１９９６密级种尖ｆ硕±学位论文具有数据包丢失的Ｄｅｌｔａ算子网络系统故障检测心＇作者姓違：董雨’导师姑違：张端金教授学科口类：工学专业名称：通信与信息系统培养院系：信息王程学院完成时间：２０１６年５月学位论文原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的硕古学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除论文中己经注明引用的部分巧容外，本文不包含任何其他个人或集体已经发表或已经撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体。。

2、，都已在文中Ｗ明确方式标明本声明的法律责任由本人承担学位论文作者：日期：年ｒ月知日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的论文作品，知识产权归属郑州大学所有。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意本校保留或向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，并允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或者其他复制手段来保存和汇编本学位论文。本人离校后发表、一署名单位仍使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第此规。然为郑

3、州大学。保密论文在解密后应遵守定论文：：作者学位＾｜＾畫；日日期《年月／＾AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterFaultDetectionforNetworkedSystemswithPacketDropoutusingDeltaOperatorByXinyuDONGSupervisor:Prof.DuanjinZHANGSchoolofInformationEngineeringZhengzhouUniversityMay2016摘要摘要随着计算机信息技术的快速发展，网

4、络通信技术和控制技术的相互渗透，在复杂的控制系统中，采用通信网络将被控系统、传感器、控制器、滤波器、执行器等系统部件连接起来形成网络控制系统(NetworkedControlSystems，NCSs)。NCSs具有低成本、高可靠性、易于安装与维护、结构灵活等优点。然而由于引入的网络带宽有限，各节点通过竞争获取网络资源，时滞时延、数据包丢失、量化误差、通信受限等现象随之出现。另一方面，由于NCSs复杂度越来越高，一旦发生事故就可能造成人员与财产的巨大损失。因此对网络控制系统进行故障检测研究显得尤为重要。目前大多数对网络控制系统的研究局限在将连续系统和离散系统

5、分开讨论，离散化方法也多为传统的q算子方法。然而在高速采样的情况下，q算子离散化方法会出现极限环振荡现象，影响系统稳定性。本文采用基于Delta算子的方法，建立了几种不同的NCSs模型，研究了在具有网络诱导时延和数据包丢失的网络环境下的故障检测问题，本文的主要内容和创新点如下：首先针对网络控制系统中存在的数据包丢失现象，研究了基于Delta算子的丢包系统故障检测问题。采用已知概率分布的Bernoulli随机变量来描述丢包,假设系统的时延为固定短时延，引入Delta算子构造一种新的模型来描述网络化控制系统的行为，并根据所得到的Delta算子系统构建了基于观测

6、器的故障检测滤波器,利用Lyapunov稳定性理论及线性矩阵不等式(LMI)推导出Delta算子系统渐近稳定且具有一定的H∞性能。接着进一步探讨了同时含有不确定时延和数据包丢失的网络控制系统，数据包丢失仍被建模为Bernoulli随机变量，而不确定时延被建模为系统参数的不确定性。基于所建立的Delta算子离散模型设计观测器来检测故障。利用Lyapunov稳定性理论和LMI方法得到系统渐近稳定条件，证明了所设计的观测器使系统满足一定的H∞性能。利用LMI工具箱求解所设计的观测器，通过数例仿真证明了该方法的有效性。关键词：网络控制系统Delta算子故障检测不确

7、定时延丢包IAbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofcomputerinformationtechnologyandthecross-penetrationofnetworkcommunicationtechnologyandcontroltechnology,inthecomplexcontrolsystems,communicationnetworksareoftenusedtoconnectcontrolledobjects,sensors,controllers,filters,actuatortogeth

8、ertoformthenetworkedcontrolsystem