網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)容錯控制研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)是以網(wǎng)絡(luò)為傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)信息共享與傳輸?shù)姆答伩刂葡到y(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)作為多個學(xué)科的交叉學(xué)科，涉及內(nèi)容相當(dāng)廣泛, 分析的對象不再是孤立的控制過程, 而是整個網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、調(diào)度管理和魯棒性等問題。 由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)膹?fù)雜性，在工程實(shí)踐中，網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)對安全性、可靠性的要求很高，系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，那么它帶來的危害則是難以估計(jì)的，所以網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)故障診斷與容錯控制是一個具有理論和現(xiàn)實(shí)意義的研究課題。本文

2、基于兼顧控制性能質(zhì)量(Quality of Performance, QoP)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)的思想，提出了若干新的理論與方法，為網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)故障診斷與容錯控制的研究提供了新的途徑。 基于∞ H 控制理論，本文研究了具有隨機(jī)時延網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的魯棒故障診斷問題，以殘差對擾動信號的2 l 增益體現(xiàn)其對擾動的魯棒性，而以其對故障信號的2 l 增益表示殘差對故障的靈敏度，給出了基于狀態(tài)觀

3、測器的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)魯棒故障診斷線性矩陣不等式設(shè)計(jì)方法。 由于網(wǎng)絡(luò)帶寬、承載能力的限制，使得數(shù)據(jù)的傳輸不可避免地存在時延、丟包等諸多問題，導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能的下降甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定。減小時延與丟包對網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)性能負(fù)面影響的有效方法是減少網(wǎng)絡(luò)擁塞。本文將有效閾值的思想融入到網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)容錯控制設(shè)計(jì)中，通過為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)置有效閾值，有選擇的傳輸數(shù)據(jù)信息，降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量，減少擁塞，并保證系統(tǒng)在具有可接受的控制性能的基礎(chǔ)上，研究了網(wǎng)絡(luò)

4、化控制系統(tǒng)完整性問題，給出了網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)傳感器和執(zhí)行器失效的完整性設(shè)計(jì)。 針對網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)時延與丟包等問題，本文還對具有模型不確定性，并具有一定的數(shù)據(jù)包丟失率和恒定時延情況下的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的完整性方面展開研究。將同時具有數(shù)據(jù)包丟失和網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模為具有事件率約束率的異步動態(tài)系統(tǒng)，基于異步動態(tài)系統(tǒng)理論，研究了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息包在單包傳輸和多包傳輸時網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的容錯控制問題，并基于線性矩陣不等式的可行解

5、，給出了控制器的參數(shù)化表達(dá)式。 由于網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中控制與通信的相互耦合，閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性不僅與控制系統(tǒng)本身有關(guān)，也受到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息分配方式的影響。本文基于具有通信約束的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)模型, 研究了在有系統(tǒng)信息丟失的情形下閉環(huán)系統(tǒng)的容錯控制問題，給出了系統(tǒng)執(zhí)行器失效時控制器的參數(shù)化表達(dá)式；并且基于框架化信息調(diào)度方法，研究了具有通信約束的時變時延網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)在有系統(tǒng)信息丟失和噪聲干擾的情況下閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性問題，給出了控制器

6、的參數(shù)化表達(dá)式。 在實(shí)時網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)的加入使之不同于點(diǎn)對點(diǎn)連接的系統(tǒng)，調(diào)度協(xié)議的制定需要和控制對象的性能聯(lián)系起來，這樣才能更好的反映整個控制系統(tǒng)的性能?；诳刂婆c調(diào)度協(xié)同設(shè)計(jì)的思想，本文在數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)倪^程中，以被控對象的誤差絕對值的積分作為分配優(yōu)先級的規(guī)則，對一類典型的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，借助魯棒容錯控制的思想，研究了基于信息調(diào)度與控制協(xié)同設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)容錯控制問題，并給出了系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)方法。在這種設(shè)計(jì)方法下，