网络化控制系统故障检测技术的最新进展

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1、万方数据第26卷第4期2009年4月控制理论与应用ControlTheory&ApplicationsV01．26No．4Apr．2009文章编号：1000-8152t：2009)04—0400—10网络化控制系统故障检测技术的最新进展王永强，叶吴，王桂增(清华大学自动化系，北京100084)摘要：伴随着控制系统的同益复杂化以及网络技术的飞速发展，网络化控制系统受到了人们越来越多的关注．而作为提高系统安会性和可靠性的。一项重要技术。故障检测逐渐成为控制领域的研究热点之一．本文针对网络化控制系统中存在的各种典型问题，综述了相应故障检测技术的最新进

2、展．关键词：故障检测；网络化控制系统：时延；丢包；传输受限中图分类号：TP273文献标识码：ARecentdevelopmentoffaultdetectiontechniquesfornetworkedcontrolsystemsWANGYong—qiang，YEHao，WANGGui—zeng(DepartmentofAutomation，TsinghuaUniversity,Beijing100084，China)Abstract：断蛹therapiddevelopmentofcontrolandnetworktechniques，net

3、workedcontrolsystemsarereceivingmoreandmoreattention．Meanwhile，asanimportanttechniquetoimprovethesafetyandthereliabilityofdynamicsystems，thefaultdetectiontechniquehasbecomeoneoftheactivetopicsinthecontrolcommunity．Basedonabriefintroductiontotheproblemswithnetworkedcontrolsys

4、tems，wereviewthelatestdevelopmentinfaultdetectionofnetworkedcontrolsystems．Keywords：faultdetection；networkedcontrolsystems；network-induceddelay；packetdropout；limitedcommunication1引言(Introduction)网络化控制系统(networkedcontrolsystems，NCS)是指通过网络形成控制闭环的系统⋯．相比较于传统的控制系统结构，NCS可以减少系统布线、降

5、低维护与诊断成本、提高系统的灵活性．这些突出的优点使得NCS受到人们越来越多的关注，比如自动控制领域的许多著名杂志都出版了关于NCS的专刊【2~6】．但是，NCS中网络的引入会带来一些问题：传感器发出的系统输出信号和控制器发出的系统控制命令要通过网络传送，由于网络带宽通常是有限的，因此可能会出现网络不能同时传输所有信息的情况，这就需要引入调度策略来解决；在数据传输过程中，由于网络的不确定性，传输的信息可能被延迟甚至丢失：此外，由于网络只能传输数字信号，传感器采集的数据需要经过量化才能通过网络进行传送，这又将导致量化误差的产生．本文综述TNCS故

6、障检测技术的最新进展．故障检测是提高系统安全性和可靠性的一项重要技术，近30年来得到了飞速的发展17,,d01．但是由于NCS中网络的引入所带来的以上各种问题，已有的故障检测方法已不能直接应用于现有的NCS，因此NCS故障检测的研究受到了人们越来越多的重视．值得注意的是，相比较于已有的NCS控制和稳定性分析方面的众多研究成果，NCS的故障检测研究还处于起步阶段．图1为一典型的NCS结构图，假设其中被控对象的动态特性可以表示为以下连续模型【l】J圣(t)=Apz(t)+Bp“p(亡)+旆，dd(t)+马，f，(t)，l∥(￡)=Cpz(t)．(1

7、)或者经离散化后的离散模型111]Jx(k+1)=Az(惫)+Bu(庇)+目d(七)+易，(七)，l耖(_ic)=Cx(k)+Fdd(惫)+Ff，(凫)．(2)收稿日期：2008—06—16；收修改稿日期：2008一¨一26．基金项目：国家自然科学基金资助项目(60574085。60736026，60721003)；国家863项目资助(2006AA04ZA28)；国家973资助项Iit(2009CB320600)．万方数据第4期王永强等：网络化控制系统故障检测技术的最新进展401其中z，U，剪分别表示系统的状态、输入及输出信息，d，f表示未知扰

8、动和待检测的故障信息．矩阵A。，Bp，G，B，d，Ep'f，A，B，C，Ed，Ef，Fd，日为具有适当维数的已知矩阵．在本文中，假设故障检测系统和控制