基于Delta算子描述的网络控制系统故障检测研究

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网络控制系统(Networked Control Systems,简称NCS)是由控制和网络两个学科交叉孕育而生的,其安装简单,维护便捷,运营成本不高,被大量的运用在工业与工程中。随着NCS规模的逐步扩大,复杂程度的不断加大,即使是微小的故障也会造成不可预料、无法估计的人员伤亡和财产损失。于是对NCS的安全性与可靠性的研究,实现NCS故障检测具有重要的社会需求和商业价值。在加上Delta算子在数字化、高速采样的优势,使得Delta算子和NCS的故障检测的结合变得很有科研和学术价值。本文主要研究工作和成果有以下几点:(1)本文对基于Delta算子随机短时延网络控制系统的故障检测问题进行研究。在传统移位q算子描述的基于观测器的故障检测基础上进行设计,给出Delta算子描述网络控制系统滤波器模型,将网络控制系统基于滤波器的鲁棒故障检测问题都归结为鲁棒系统最优化问题,利用线性矩阵不等式方法(Linear Matrix Inequalities,简称LMI),求出输出残差,完成故障的检测的要求。(2)进一步进行分析,对基于Delta算子随机长时延网络控制系统的故障检测问题进行研究。利用增广矩阵把长延时的故障检测滤波器模型转换与短延时的故障检测一样的数值结构形式,利用线性矩阵不等式方法,给出H∞滤波器的最优解的存在和求解方法,实现对故障的检测。(3)本文提出故障检测方法全都通过数值算例,使用MATLAB自带的LMI工具箱进行数值仿真计算,证明了其有效性。
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