飞行器网络控制系统故障检测与时域优化.pdf

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1、2014年3月第40卷第3期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMarch2014V01．40NO．3飞行器网络控制系统故障检测与时域优化马奥家董朝阳王青(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191)摘要：针对存在马尔可夫短时延和丢包的网络环境，研究了飞行器网络控制系统的故障检测系统设计与优化问题．将含有上述问题的网络化控制系统建模为离散的马尔可夫跳变系

2、统．在此基础上，基于观测器构建残差生成器，将故障检测问题转换成H。滤波问题，以LMI(LinearMatrixInequality)的形式得到并证明了故障检测滤波器存在的充分条件和求解方法．为进一步改善检测性能，提高检测系统对故障信号的灵敏度，采用一种时域优化方法对残差评估函数进行优化处理，并给出了该优化问题最优解的求解方法．数值仿真说明了所提方法的有效性．关键词：飞行器；网络控制系统；故障检测；时域优化；马尔可夫系统中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1001-5965(2014)03-0407-06F

3、aultdetectionandtimedomainofflightnetworkedcontrolsystemMaAojiaDongChaoyang(SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191．China)WangQing(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeijingUniversityof

4、AeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：TheproblemoffaultdetectionwasstudiedforflightnetworkedcontrolsystemwithMarkovde—layandpacketdropout．ThenetworkedcontrolsystemwiththoseproblemswasmodeledasdiscreteMarkovjumpsystem．Basedonthismodel，theresid

5、ualgeneratorwasconstructedastheobserverandtheproblemoffaultdetectionwastransformedtotheproblemofH。filteringproblem．Thesolvableconditionofthefaultde—tectionfilterandfurtherthesolutionwerederivedbyusinglinearmatrixinequalitytechniques．Toimprovetheperformanceofth

6、efaultdetectionsystemandenhancethesensitivitytothefault，atimedomainoptimizationapproachandit’Ssolutionwereproposedtodealwiththeresidualevaluationfunction．Anumericalexamplewasprovidedtoillustratetheeffectivenessoftheproposedapproach．Keywords：flightvehicle；netwo

7、rkedcontrolsystem；faultdetection；timedomain；Markovsystem随着航空航天技术的发展，现代飞行器需要完成的任务越来越复杂，飞行器各系统之间以及系统内部各部件之间需要交换的数据量也在增加，传统的点对点集散控制系统不利于系统的故障检测和信息的集成，网络控制系统(NCS，Net—workedControlSystems)⋯是将传感器、控制器、被控对象和执行机构等挂接在总线网络上构成的闭环控制系统，可大幅度减少系统布线，有利于系统信息集成，有效解决现代飞行器内部日益复杂的数

8、据共享和数据传输问题旧。．然而，网络的引入为飞行器控制系统稳定性和可靠性设计带来了新的问题和挑战，也使得飞行器控制系统的故障检测变得更加复杂和困难．文献[3—4]分别采用H。滤波器方法和自适收稿日期：2013-05-23；网络出版时间：2013-10—2914：41；DOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2013．0279网络出版地址：WW