基于Delta算子的网络控制系统故障检测.pdfVIP

摘要

伴随着计算机技术的快速发展以及通信网络技术在实际生产生活中日益增长的需求，网

络控制系统得到越来越多的关注。由于网络传输能力有限、网络带宽较小等缺陷，会造成系

统产生时变时延、数据丢包、多包传输等问题。本文针对具有时变时延、数据丢包的网络控

制系统，基于Delta算子离散化得到的网络模型，研究复杂情况下的故障检测问题。本文的

研究内容分为以下三个部分：

（1）针对一类具有故障和外界干扰的网络控制系统，研究了基于Delta算子的故障检测

观测器的设计问题。在Luenberger观测器的基础上，对Delta算子离散化得到网络控制系统，

设计了新的故障检测观测器。基于Luenberger观测器的约束条件，得到了Delta算子描述的

新的观测器的存在条件和表达式，并且给出了观测器的设计算法。最后Matlab仿真实例验证

了设计方法的有效性。

（2）针对一类具有故障和外界干扰的网络控制系统，研究了基于事件触发机制下的Delta

算子系统故障检测问题。为了缓解大量数据包造成的网络堵塞问题，本章利用事件触发机制

对数据包进行选择性传输。在对故障检测滤波器和控制器进行协同设计的同时，在Delta算

子滤波器模型中加入构造向量，避免了参数设计时双线性项的产生。通过构造域的

δ

H

Lyapunov-Krasovskii泛函，对残差系统的稳定性和性能进行分析。最后Matlab仿真实例

∞

验证了设计方法的有效性。

（3）针对一类具有故障和外界干扰的网络控制系统，当存在双通道数据丢包和时变时延

时，研究了基于Delta算子的故障检测滤波器设计问题。利用两个独立的伯努利随机变量分

别描述双通道数据丢包情况。将系统建模为网络切换系统，提出任意切换律下故障检测滤波

器的设计方法。利用线性矩阵不等式方法、Lyapunov-Krasovskii泛函和平均驻留时间得到了

H

系统指数均方稳定的充分条件，证明了所设计的切换系统满足性能。最后Matlab仿真实

∞

例验证了设计方法的有效性。

关键词:网络控制系统，Delta算子，故障检测，线性矩阵不等式，数据丢包，时变时延

Abstract

Alongwiththerapiddevelopmentofcomputertechnologyandthegrowingdemandfor

communicationnetworktechnologyinrealproductionlife,networkcontrolsystemsaregaining

moreandmoreattention.Duetothedefectsoflimitednetworktransmissioncapacityandsmall

networkbandwidth,itwillcausethesystemtoproducetime-varyingdelay,datalossand

multi-packettransmission.Inthispaper,thenetworkcontrolsystemwithtime-varyingdelayand

packetlossisus