事件触发机制下非线性切换系统故障检测
发布时间：2021-09-02 07:49
切换系统是由若干个子系统和一套切换规律所组成的,日常的生活及工业领域中,许多复杂的系统都可以建模为非线性切换系统来研究,如网络控制系统、电力系统、飞行器控制系统、机械系统等。本文的主要目的是以切换系统为分析对象,研究网络环境下设计合适的故障检测器来及时有效的将系统的故障检测出来。由于网络的引入,数据在网络环境下进行传输会存在如丢包、时延以及量化误差等现象,有时会严重影响系统的性能,因此在实际研究中需要考虑这些影响因素。网络的带宽是有限的,往往会出现网络堵塞和资源浪费等现象。事件触发机制的提出使得系统可以在保证一定性能和稳定性的前提下,减少传输数据包的数量,有效的缓解此问题。基于以上分析,本文首先对存在扇区非线性的离散切换系统进行建模,引入了事件触发器,通过在每个采样时刻处判断是否满足触发条件来减少数据的发包量,用滤波器模型设计了故障检测装置,同时考虑了事件触发所造成的滤波器和原切换系统的模态不匹配现象,建立了异步切换模型,借助李雅普诺夫函数法和平均驻留时间技术保证了系统是渐进稳定的及具备一定的性能条件。其次,本文在前一章节的基础上,依次加入了数据包丢失以及数据量化误差等现象,将网络丢包...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
切换系统模型结构图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-2-统鲁棒性更高。文献[4]针对含有离散时滞项的切换系统，结合构造多lLyapunov函数方法，给出了保持系统稳定性的充分条件。文献[5]对于一类具有输入信号量化和伴随故障信号的随机切换系统，提出了一种模糊自适应全状态约束控制方法。文献[6]研究了带有非线性的离散时滞切换系统的有限时间稳定性（FTS）和有限时间压缩稳定性（FTCS）问题。实际应用的系统不会是完全的线性，虽然在很多研究中会将系统的某些部分中的非线性建模为线性系统，但是会损失一定的控制精度，因此需要在研究的同时，加入一定程度的非线性因素进行建模考虑。非线性的相关研究有很多，文献[7]对具有扇区有界非线性的系统，设计了故障检测装置，在一定干扰因素的情况下可以检测出系统故障。文献[8]针对扇区有界约束下的切换系统，分别设计观测器和滤波器来检测了系统的故障。文献[9]研究了一类具有网络诱导不完全测量的离散时间随机非线性网络控制系统的滤波问题，包括多个丢包以及随机时延。文献[10]研究了一类具有量化行为和不可预测切换下未建模动态的非线性切换系统，提出了一种新的有限时间自适应学习策略。1.1.2故障检测与诊断技术故障检测涉及到的技术有很多种，故障就是系统在运行的过程中的非正常现象，比如说飞行器中的某一个传感器或者零部件因为损坏而导致整个系统不能稳定的运行。故障检测是指通过某种技术分析系统的测量信号，比如残差信号，来确定系统是否发生了故障，检测出故障以后，进一步去分析这个故障的来源和种类，这就是故障诊断。故障检测的研究包含：理论方法研究、信息研究、机理研究，如图1-2所示。图1-2故障检测方向的研究
第1章绪论-5-图1-2网络环境下控制系统结构图事件触发机制在早期的时候是连续事件触发，需要进行不间断的监测，所以对系统的硬件性能要求较高[19]。保证触发间隔严格为正是连续事件触发在研究的时候经常遇到的问题，文献[23]为了克服这一个问题，提出了周期性事件触发机制，通过将传统的周期数据采样和事件触发机制联系在一起，综合进行模块之间的信息交流。文献[24]针对网络环境下系统中所需控制器的设计问题，利用阈值固定的事件触发器设计了状态反馈的控制器来保证系统的稳定性以及期望的性能。文献[25]针对一类网络环境下含有非线性的控制系统，设计了一种模糊故障故障检测装置，设计了新型的事件触发器来减少数据包的数量，并得到了期望的性能。文献[26]针对一类T-S模糊网络系统，设计了阈值自适应的事件触发器降低数据的传输率，同时保证了所设计的系统是稳定的并且具备一定的性能条件，并用LMI得到了事件触发器的相关参数。文献[27]通过引入与Lyapunov函数相关的导数项，提出了一种新型的事件触发机制，研究了网络控制系统的稳定性。在实际的硬件检测电路中，事件触发的实现往往是用一个中断信号来控制数据的何时释放和更新，但对一个已经设计好的系统来说，新增一个事件触发器往往不合适，因此自触发机制应运而生。事件触发机制和自触发机制存在不同，前者是主动触发，通过预先设计好的事件触发条件，满足后才可以更新当前的数据和控制律，后者是被动触发，根据之前接收到的数据和系统的动态，在触发时刻主动预测下一时刻的发生点[28]。文献[29]针对输入饱和的线性对象，研究了基于动态输出的事件触发（ET）和自触发（ST）机制，保证了系统的稳定性，解决了性能退化等问题。文献[30]提出了一般非线性控制系统的新的事件触发和自?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Event-based triggering mechanisms for nonlinear control systems[J]. Yongfeng GAO,Ximing SUN,Xian DU,Wei WANG. Science China（Information Sciences）. 2020(05)
[2]具有双通道数据包丢失的Delta算子系统故障检测[J]. 张端金,张银双. 信息与控制. 2019(03)
[3]基于模糊贝叶斯风险和T-S模糊模型的故障诊断[J]. 路涛,梁智超,索明亮. 测控技术. 2019(05)
[4]基于事件触发机制的网络控制研究综述[J]. 杨飞生,汪璟,潘泉. 控制与决策. 2018(06)
[5]切换系统H-/H∞异步切换故障检测滤波器设计[J]. 王佳伟,崔一鸣,王振华,沈毅. 控制与决策. 2017(02)
[6]事件触发通信机制下的有限频故障检测[J]. 刘健辰. 信息与控制. 2017(01)
[7]基于异步切换的飞行器网络控制系统故障检测[J]. 马奥家,董朝阳,王青,牛尔卓. 系统工程与电子技术. 2014(05)
[8]一类离散时滞切换系统的稳定性分析[J]. 曹莹,罗文广,张昊,于滢源. 微计算机信息. 2012(09)
[9]Fault Detection of Networked Control Systems with Uncertain Time-Varying Delay and Quantization Error[J]. 李斌,万一鸣,叶昊. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2011(05)
博士论文
[1]网络环境下随机系统故障检测方法研究[D]. 宁召柯.哈尔滨工业大学 2018
硕士论文
[1]有限网络环境下非线性切换系统故障诊断[D]. 王帅.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于事件触发机制的网络化系统鲁棒故障检测[D]. 李尚霖.江南大学 2019
[3]网络化控制系统的事件触发及自触发控制：切换系统方法[D]. 李卓钰.东北大学 2017
[4]随机数据丢失网络切换正系统滤波及故障检测[D]. 李国洋.大连理工大学 2016
[5]随机丢包情形下非线性切换系统故障检测[D]. 刘秋红.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3378628
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
切换系统模型结构图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-2-统鲁棒性更高。文献[4]针对含有离散时滞项的切换系统，结合构造多lLyapunov函数方法，给出了保持系统稳定性的充分条件。文献[5]对于一类具有输入信号量化和伴随故障信号的随机切换系统，提出了一种模糊自适应全状态约束控制方法。文献[6]研究了带有非线性的离散时滞切换系统的有限时间稳定性（FTS）和有限时间压缩稳定性（FTCS）问题。实际应用的系统不会是完全的线性，虽然在很多研究中会将系统的某些部分中的非线性建模为线性系统，但是会损失一定的控制精度，因此需要在研究的同时，加入一定程度的非线性因素进行建模考虑。非线性的相关研究有很多，文献[7]对具有扇区有界非线性的系统，设计了故障检测装置，在一定干扰因素的情况下可以检测出系统故障。文献[8]针对扇区有界约束下的切换系统，分别设计观测器和滤波器来检测了系统的故障。文献[9]研究了一类具有网络诱导不完全测量的离散时间随机非线性网络控制系统的滤波问题，包括多个丢包以及随机时延。文献[10]研究了一类具有量化行为和不可预测切换下未建模动态的非线性切换系统，提出了一种新的有限时间自适应学习策略。1.1.2故障检测与诊断技术故障检测涉及到的技术有很多种，故障就是系统在运行的过程中的非正常现象，比如说飞行器中的某一个传感器或者零部件因为损坏而导致整个系统不能稳定的运行。故障检测是指通过某种技术分析系统的测量信号，比如残差信号，来确定系统是否发生了故障，检测出故障以后，进一步去分析这个故障的来源和种类，这就是故障诊断。故障检测的研究包含：理论方法研究、信息研究、机理研究，如图1-2所示。图1-2故障检测方向的研究
第1章绪论-5-图1-2网络环境下控制系统结构图事件触发机制在早期的时候是连续事件触发，需要进行不间断的监测，所以对系统的硬件性能要求较高[19]。保证触发间隔严格为正是连续事件触发在研究的时候经常遇到的问题，文献[23]为了克服这一个问题，提出了周期性事件触发机制，通过将传统的周期数据采样和事件触发机制联系在一起，综合进行模块之间的信息交流。文献[24]针对网络环境下系统中所需控制器的设计问题，利用阈值固定的事件触发器设计了状态反馈的控制器来保证系统的稳定性以及期望的性能。文献[25]针对一类网络环境下含有非线性的控制系统，设计了一种模糊故障故障检测装置，设计了新型的事件触发器来减少数据包的数量，并得到了期望的性能。文献[26]针对一类T-S模糊网络系统，设计了阈值自适应的事件触发器降低数据的传输率，同时保证了所设计的系统是稳定的并且具备一定的性能条件，并用LMI得到了事件触发器的相关参数。文献[27]通过引入与Lyapunov函数相关的导数项，提出了一种新型的事件触发机制，研究了网络控制系统的稳定性。在实际的硬件检测电路中，事件触发的实现往往是用一个中断信号来控制数据的何时释放和更新，但对一个已经设计好的系统来说，新增一个事件触发器往往不合适，因此自触发机制应运而生。事件触发机制和自触发机制存在不同，前者是主动触发，通过预先设计好的事件触发条件，满足后才可以更新当前的数据和控制律，后者是被动触发，根据之前接收到的数据和系统的动态，在触发时刻主动预测下一时刻的发生点[28]。文献[29]针对输入饱和的线性对象，研究了基于动态输出的事件触发（ET）和自触发（ST）机制，保证了系统的稳定性，解决了性能退化等问题。文献[30]提出了一般非线性控制系统的新的事件触发和自?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Event-based triggering mechanisms for nonlinear control systems[J]. Yongfeng GAO,Ximing SUN,Xian DU,Wei WANG. Science China（Information Sciences）. 2020(05)
[2]具有双通道数据包丢失的Delta算子系统故障检测[J]. 张端金,张银双. 信息与控制. 2019(03)
[3]基于模糊贝叶斯风险和T-S模糊模型的故障诊断[J]. 路涛,梁智超,索明亮. 测控技术. 2019(05)
[4]基于事件触发机制的网络控制研究综述[J]. 杨飞生,汪璟,潘泉. 控制与决策. 2018(06)
[5]切换系统H-/H∞异步切换故障检测滤波器设计[J]. 王佳伟,崔一鸣,王振华,沈毅. 控制与决策. 2017(02)
[6]事件触发通信机制下的有限频故障检测[J]. 刘健辰. 信息与控制. 2017(01)
[7]基于异步切换的飞行器网络控制系统故障检测[J]. 马奥家,董朝阳,王青,牛尔卓. 系统工程与电子技术. 2014(05)
[8]一类离散时滞切换系统的稳定性分析[J]. 曹莹,罗文广,张昊,于滢源. 微计算机信息. 2012(09)
[9]Fault Detection of Networked Control Systems with Uncertain Time-Varying Delay and Quantization Error[J]. 李斌,万一鸣,叶昊. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2011(05)
博士论文
[1]网络环境下随机系统故障检测方法研究[D]. 宁召柯.哈尔滨工业大学 2018
硕士论文
[1]有限网络环境下非线性切换系统故障诊断[D]. 王帅.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于事件触发机制的网络化系统鲁棒故障检测[D]. 李尚霖.江南大学 2019
[3]网络化控制系统的事件触发及自触发控制：切换系统方法[D]. 李卓钰.东北大学 2017
[4]随机数据丢失网络切换正系统滤波及故障检测[D]. 李国洋.大连理工大学 2016
[5]随机丢包情形下非线性切换系统故障检测[D]. 刘秋红.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3378628
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