变采样网络控制系统故障检测研究

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1、学校代码10459学号或申请号201312172003密级硕士学位论文变采样网络控制系统故障检测研究作者姓名：曹宇导师姓名：张端金教授学科门类：工学专业名称：通信与信息系统培养院系：信息工程学院完成时间：2016年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchonFaultDetectionforNetworkedControlSystemswithTime-varyingSamplingPeriodsByYuCaoSuper

2、visor:Prof.DuanjinZHANGSchoolofInformationEngineeringZhengzhouUniversityMay2016学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。：学位论文作者曹宇日期：２０１６年５月２１日学位论文使用授权声

3、明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学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，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可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保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、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一，第署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。：学位论文作者曹宇日期：２０１６年５月２

4、１日摘要摘要网络控制系统是计算机技术、控制技术和网络通信技术相结合的产物。与传统的控制系统相比，网络控制系统具有可靠性高、成本低和易于维护等优点。随着网络控制系统的规模和复杂度的增加，系统一旦发生故障将会造成无法估计的损失，因此，为保障系统的可靠性和安全性，网络控制系统的故障检测的研究具有十分重要的意义。然而，在网络环境中，网络负载的变化和间歇性故障等因素均可能导致采样周期发生变化，从而导致系统的性能下降。本文主要研究了在不同网络环境约束下的变采样周期的网络控制系统的故障检测问题，主要内容如下：首先，考虑具有

5、网络控制时延的主动变采样网络控制系统，利用参数不确定方法将残差系统建模为含有未知参数的离散系统。基于传统的鲁棒故障检测滤波器的设计方法，给出该离散系统的故障检测滤波器的设计方案。利用稳定性定理和线性矩阵不等式技术得出使残差系统渐近稳定和具有H∞性能的充分条件，仿真结果验证该方法有效。其次，研究具有传感器到控制器和控制器到执行器存在通信受限的变采样网络控制系统，将采样周期的抖动用一个分布已知的、在有限个值之间随机切换的Markov链表示，建立一个随机跳变的离散化网络系统模型。将故障检测滤波器的设计问题转化为线性矩阵

6、不等式求最优解问题。最后，研究了具有丢包和通信受限的网络控制系统的故障检测问题。假定可允许的连续数据包丢失具有上界，将数据包丢失转化为具有长时滞的网络系统模型。利用线性矩阵不等式技术和Lyapunov稳定性理论设计满足系统渐近稳定的故障检测滤波器，同时对系统外界扰动具有鲁棒性。关键词：网络控制系统故障检测滤波变采样周期Markov随机跳跃系统线性矩阵不等式通信受限丢包IAbstractAbstractNetworkedcontrolsystems(NCSs)arecombinationofcomputertech

7、nology,controltechnologyandnetworkcommunicationtechnology.Comparedwiththetraditionalcontrolsystems,theNCSshavetheadvantagesofhighreliability,lowcostpriceandeasymaintenance,etc.WiththeincreasingofsizeandcomplexityofNCSs,theoccurrenceoffaultscanresulttounpredic

8、tableloss.Sothestudyoffaultdetectionfornetworkedcontrolsystemshasveryimportancetopreservetheabilityandsecurityofthesystems.However,thenetworkloadsandirregularfaultsmayleadthesamplingperio