網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的輸出反饋控制與故障診斷研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在一些復(fù)雜的分布式控制系統(tǒng)中,常常使用通信網(wǎng)絡(luò)將分布在不同區(qū)域的系統(tǒng)元件,如傳感器、控制器、濾波器、執(zhí)行器等連接起來形成一種基于網(wǎng)絡(luò)的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng),通常稱之為網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的一個典型特征是系統(tǒng)的各元件之間的信息交換通過共享的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)連接的控制系統(tǒng)相比,網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn),如增加了系統(tǒng)的可靠性,有利于實(shí)現(xiàn)資源共享,減少了系統(tǒng)的布線,易于安裝與維護(hù)等。近年來網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)引起了廣泛關(guān)注,并被成功應(yīng)用于

2、工業(yè)生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域。但是,由于網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制,將通信網(wǎng)絡(luò)引入到控制系統(tǒng)中,也帶來了許多有趣的挑戰(zhàn)性問題,諸如網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)的時延、丟包以及信號量化等,這些不利因素是造成系統(tǒng)性能下降甚至失穩(wěn)的重要原因,然而傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計方法很難直接應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)。
  本文研究了非理想網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的輸出反饋控制與故障診斷問題。內(nèi)容涵蓋網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的量化輸出反饋鎮(zhèn)定,輸出反饋H∞控制,網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的魯棒故障檢測,多包傳輸機(jī)

3、制下網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的可靠故障檢測以及網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的故障估計。具體來說,我們研究了以下三個方面的問題。
  首先,研究了網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的輸出反饋控制問題。針對已有文獻(xiàn)在研究網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)控制問題時,通常只考慮某一種網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)的不利因素,本文在研究此問題時,同時考慮了多種不利因素的影響。第二章在研究網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的量化輸出反饋鎮(zhèn)定問題時,我們同時考慮了網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)的時延、丟包及量化的影響。在進(jìn)行穩(wěn)定性分析過程中,通過設(shè)計恰當(dāng)?shù)睦顏喿V諾夫泛

4、函,并利用自由權(quán)陣及錐補(bǔ)線性化等方法,得到了依賴于時延上下界、丟包概率及量化密度的穩(wěn)定性條件,與已有的結(jié)果相比,具有更少的保守性。采用類似的分析方法,第三章研究了帶有時延與丟包的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)輸出反饋H∞控制問題,所設(shè)計的控制器能夠保證閉環(huán)系統(tǒng)均方指數(shù)穩(wěn)定且滿足預(yù)設(shè)的H∞性能指標(biāo)。
  其次,研究了網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的故障檢測問題,在研究此問題時,假定系統(tǒng)的測量輸出通過共享的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的故障檢測裝置。其中第四章研究了網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)

5、的魯棒故障檢測問題,在考慮丟包補(bǔ)償?shù)那闆r下,首先提出了一個新的測量模型描述網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下同時存在的時延、丟包及量化誤差,然后構(gòu)造故障檢測濾波器作為殘差發(fā)生器,利用殘差評估機(jī)制檢測系統(tǒng)的故障。此外,鑒于已有文獻(xiàn)在研究網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的故障檢測問題時,均采用單包傳輸方式,第五章研究了多包傳輸機(jī)制下網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的可靠故障檢測問題。
  再次,考慮到目前針對網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)故障診斷問題的研究基本還停留在故障檢測階段,第六章研究了一類帶有扇形非線

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