基于Delta算子网络控制系统的故障检测和容错控制

发布时间：2017-05-04 02:04

  本文关键词：基于Delta算子网络控制系统的故障检测和容错控制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：网络控制系统(Networked Control Systems,简称NCS)是以网络为传输介质实现信息共享与传输的反馈控制系统。Delta算子方法作为离散控制系统和连续控制系统的统一描述形式,可以很好地应用在网络控制系统故障检测和容错控制中。与传统离散化的移位算子方法比较而言,Delta算子可以更好地解决传统移位算子在高频率采样情况下引起的一些数值不稳定和残差变大等问题。本文主要研究了基于Delta算子网络控制系统的故障检测和容错控制问题,使Delta算子在故障检测和容错控制的研究中更具有理论意义和学术价值。本文主要开展了以下研究工作:1)研究了基于Delta算子的网络控制系统的故障诊断问题,给出了基于Delta算子网络控制系统故障检测滤波器的设计方法。一方面,将存在随机时延和范数有界的网络控制系统故障检测滤波器的设计问题归结为求解H?滤波器问题;另一方面通过建立李雅普诺夫函数(Lyapunov function),并且利用线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequalities,简称LMI)进行转化,求出H?滤波器的最优解。该解不仅能保证范数有界输入和随机时延网络控制系统的鲁棒性能,还可以保障残差对故障信号的灵敏度。最后通过数据仿真表明了此方法的有效性。2)研究了基于Delta算子不确定时延的容错控制问题,给出Delta算子描述的具有不确定时延的网络控制系统模型。在传感器或者执行器发生部分失效的情况下,根据容错控制器的设计理论并运用李雅普诺夫函数与线性矩阵不等式相结合的方法,设计出系统的容错控制器控制器。实验表明该容错控制器能保证系统的稳定运行。3)研究了基于Delta算子数据包丢失的网络控制系统容错控制问题,建立了Delta算子描述的具有数据包丢失的网络控制系统。在存在数据包丢失的网络控制系统传感器和执行器部分失效的情况下,运用李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式的方法,设计出闭环反馈容错控制器,使闭环系统能够保持稳定。并通过仿真实验表明了该方法的有效性。
【关键词】：Delta算子 网络控制系统 故障检测 容错控制 时延 丢包
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 论文的研究背景及意义9-11
• 1.2 网络控制系统概述11-13
• 1.2.1 网络控制系统的基本结构11-12
• 1.2.2 网络控制系统的基本问题12-13
• 1.3 网络控制系统故障检测概述13-15
• 1.3.1 故障检测技术14
• 1.3.2 网络控制系统故障检测研究进展14-15
• 1.4 网络控制系统容错控制概述15-16
• 1.4.1 容错控制技术15-16
• 1.4.2 网络控制系统容错控制研究进展16
• 1.5 Delta算子在网络控制系统故障检测和容错控制中的应用16-17
• 1.6 论文主要研究内容17-19
• 第2章 预备知识19-29
• 2.1 Delta算子知识19-21
• 2.1.1 Delta算子定义19
• 2.1.2 Delta变换的定义19-20
• 2.1.3 Delta算子特点20-21
• 2.2 网络控制系统故障检测和容错控制知识21-26
• 2.2.1 网络控制系统故障检测21-24
• 2.2.2 网络控制系统容错控制24-26
• 2.3 线性矩阵不等式理论基础26-27
• 2.3.1 线性矩阵不等式的典型结构26
• 2.3.2 可转化为线性矩阵不等式的问题26-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第3章 基于Delta算子随机时延网络控制系统的故障检测研究29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 基于Delta算子网络控制系统建模及问题描述29-34
• 3.2.1 随机时延网络控制系统建模29-30
• 3.2.2 基于状态观测器的故障检测问题30-32
• 3.2.3 基于网络控制系统的故障检测问题32-34
• 3.3 网络控制系统故障检测的LMI方法34-35
• 3.4 仿真分析35-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第4章 基于Delta算子不确定时延网络控制系统的容错控制研究39-52
• 4.1 引言39
• 4.2 基于Delta算子不确定时延网络控制系统的建模及问题描述39-47
• 4.2.1 不确定时延网络控制系统建模39-41
• 4.2.2 传感器故障下的容错控制问题41-44
• 4.2.3 执行器故障下的容错控制问题44-47
• 4.3 仿真分析47-49
• 4.4 本章小结49-52
• 第5章 基于Delta算子数据包丢失的网络控制系统的容错控制研究52-65
• 5.1 引言52-53
• 5.2 基于Delta算子单包传输的网络控制系统的容错控制53-63
• 5.2.1 网络化控制系统建模53-55
• 5.2.2 网络控制系统的完整性设计55-63
• 5.3 仿真分析63-64
• 5.4 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间所发表的论文71-73
• 致谢73

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘青松;;网络控制系统的研究状况分析[J];电力学报;2006年03期

2 林光锐;;网络控制系统延时稳定性的分析与仿真[J];计算机与信息技术;2006年12期

3 徐胜元;;《网络控制系统的分析与综合》书评[J];控制理论与应用;2007年02期

4 ;网络控制国际学术研讨会在我校召开[J];华中科技大学学报(自然科学版);2008年11期

5 ;网络控制系统[J];系统仿真技术;2010年01期

6 ;网络控制系统[J];系统仿真技术;2010年02期

7 顾洪军,张佐,吴秋峰;网络控制系统的机理描述模型[J];控制与决策;2000年05期

8 王征,谈大龙,王向东;网络控制系统稳定性研究[J];控制与决策;2002年S1期

9 王飞跃,王成红;基于网络控制的若干基本问题的思考和分析[J];自动化学报;2002年S1期

10 卢昱;网络控制和控制方式[J];装备指挥技术学院学报;2003年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 胡红革;赵强;黄大贵;;基于混合随机Petri网的网络控制系统的故障分析[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年

2 陈波;王常虹;;网络控制系统中控制与调度的协同设计策略[A];第二十四届中国控制会议论文集（上册）[C];2005年

3 刘俊峰;陈曦;常金朝;韩金芬;王俊彪;;不确定时滞网络控制系统的保性能控制器设计[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年

4 朱其新;刘红俐;胡寿松;;确定性网络控制系统的生成研究[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年

5 纪志成;卢星海;谢林柏;;时延网络控制系统的协同设计方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

6 刘怀;黄建新;曹弋;;基于令牌总线的网络控制系统中信息的优化调度[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

7 尹逊和;宋永端;孟祥龙;肖永康;;基于层次结构模型的网络控制系统有限预知控制策略[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

8 周映江;李训铭;梁华;;不确定时滞网络控制系统的状态反馈控制[A];2009年中国智能自动化会议论文集（第八分册）[控制理论与应用（专刊）][C];2009年

9 李洪波;孙增圻;孙富春;;网络控制系统的发展现状及展望[A];2009年中国智能自动化会议论文集（第八分册）[控制理论与应用（专刊）][C];2009年

10 田晴;彭力;娄国焕;;一种新的网络控制系统的设计与实现[A];第二十三届中国控制会议论文集（上册）[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 姚丹　记者 孙寰宇;“中国脑”打破国外垄断[N];吉林日报;2011年

2 张梅;中国北车为地铁列车装备“中国脑”[N];中国安全生产报;2010年

3 记者 何旭 通讯员 张勇;中国动车组核心技术首次对外输出[N];人民铁道;2012年

4 记者 俞慧友 通讯员 郝波;我列车网络控制系统通信速率大幅提升[N];科技日报;2014年

5 本报记者 李万予;Infoblox挟数据 实现网络控制[N];中国计算机报;2013年

6 本报记者 王臻;Infoblox制胜企业网络控制[N];计算机世界;2013年

7 ;VHE成为ITU研究热点[N];人民邮电;2001年

8 雷新安;列车通信与控制系统研制成功[N];科技日报;2001年

9 本报记者 李智鹏;Blue Coat网络控制有新招[N];计算机世界;2010年

10 记者 班玮;网络控制机器人,万里外海底寻“宝”[N];新华每日电讯;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 程安宇;乘用车网络控制系统中调度算法的研究与实现[D];武汉大学;2014年

2 董子健;网络控制系统的建模及其稳定性分析[D];华北电力大学;2015年

3 李放文;具有Markov特性的网络控制系统H∞量化反馈控制研究[D];大连海事大学;2015年

4 张云贵;信息物理融合的网络控制系统安全技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 田中大;网络控制系统时延补偿与调度方法的研究[D];东北大学;2013年

6 王柱锋;网络控制系统的预测控制研究[D];浙江大学;2008年

7 王天X;网络控制系统的研究及其应用[D];华北电力大学（北京）;2009年

8 陈文颖;网络控制系统的稳定性研究及调度策略[D];华北电力大学（北京）;2010年

9 潘卫华;网络控制系统调度与控制协同设计的研究[D];华北电力大学（河北）;2010年

10 窦连旺;网络控制系统的建模、稳定性分析及其调度的研究[D];天津大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 彭正福;CAN协议冗余网络的多实时参数协调负载研究[D];西南大学;2015年

2 刘娟;网络控制系统中递推网络延时预测控制研究[D];西南大学;2015年

3 张政;网络控制系统时延分析与补偿控制研究[D];昆明理工大学;2015年

4 张中石;基于True Time的网络控制系统的模糊PID控制器设计[D];昆明理工大学;2015年

5 吴文;基于事件触发传输机制的网络控制系统的分布式控制研究[D];湖南工业大学;2015年

6 赵亚楠;网络控制系统的最优估计和输出反馈预测控制[D];曲阜师范大学;2015年

7 杨琦慧;PROFINET网络控制系统随机时延补偿研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

8 崔振茂;基于跳变系统理论的网络控制系统模型参考跟踪控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 胡天水;无线网络控制系统滤波器设计[D];安徽工程大学;2015年

10 潘丰e

本文编号：344159