基于模糊模型的无线网络控制系统故障检测

考虑控制器与被控对象之间采用无线传输,且被控对象为非线性模型的一类网络控制系统,对其进行故障检测。首先基于T-S模糊模型将对象线性化,利用模糊主导子系统规则,设计了模糊观测器,并得出了观测器误差方程。然后将误差方程等效为与无线传输跳数相关的离散切换系统,并证明了误差系统的稳定性。最后,通过仿真实例验证了所提方法的有效性。     

网络控制系统的建模及控制律设计

为了解决网络控制系统中时延不确定而造成的系统控制的困难,提出了一个增广矩阵模型。在该模型的基础上把时延造成的系统的不确定性转化为系统矩阵的不确定项,然后在鲁棒镇定控制律设计方法的基础上,根据该不确定项结构的特殊性,提出比传统鲁棒控制律设计方法具有较小保守性的稳定控制律设计方法。仿真例子说明该控制律设计方法的有效性。     

基于观测器的丢包网络控制系统控制器设计

针对网络控制系统的数据包丢失(丢包)问题,提出将网络控制系统中的丢包问题看成是被控对象输入矩阵的切换问题和控制器对象输入矩阵的分别切换问题,进而将网络控制系统看成是由矩阵切换决定的切换律未知的切换系统,将丢包等效为切换系统中子系统之间的切换。采用李雅普诺夫函数方法,对每个由矩阵形式决定的子系统设计了基于观测器的状态反馈控制器。利用线性矩阵不等式(linear matrix inequalities,LMI)的可行解给出了计算状态观测器和控制器的参数化方法。最后通过仿真算例验证了该方法的有效性。     

具有异步时延的网络化控制系统故障检测

针对具有异步信号时延的离散系统，研究了在异步时延下基于观测器的故障检测及其设计问题。首先提出了一个存在异步时延下系统的故障检测模型，该模型保持了系统的定常性和时不主特性。同时在此模型上构造了异步时延系统的状态观测器，并依据系统观测误差通过合理地选择湮灭加权矩阵的方法构建了频域内的故障检测残差发生器。最后通过一个摆式列车试验模型的仿真检验了设计方法的有效性。     

控制系统故障检测与多模型混合估计方法

讨论了现有控制系统故障检测与诊断方法中存在的问题,指出了基于多模型估计理论的系统故障检测是一种值得注意的发展方向,简要说明了多模型估计方法的基本原理,介绍了交互式多模型混合估计方法在控制系统故障检测与诊断中的具体应用技术,分析了多模型混合估计理论的发展方向.     

基于LMI的H_/H∞故障检测观测器设计

考虑未知输入信号的影响,研究了线性系统鲁棒故障检测观测器的设计问题。利用描述残差对故障灵敏度的H_指数和表示残差对未知输入鲁棒性的H∞范数,将鲁棒故障检测观测器的设计问题描述为基于H_/H∞的优化设计问题。利用线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)理论,给出故障检测观测器的存在条件,提出一种新的迭代LMI算法求解最优观测器增益。仿真结果表明,利用这种方法设计的故障检测观测器对故障的灵敏度高,对未知输入的鲁棒性强。     

网络控制中基于LMI的次优化允许等价时滞界研究

针对网络控制问题，建立包含变网络时建及网络传输丢包等非理想网络状况的系统统一模型．提出将非理想网络状况转化为次优化允许等价时滞界的方法。通过引入自由矩阵及次优化允许等价时滞界方法，将求取最大允许时延问题转化为基于LMI的次优化允许等价时滞界求解问题并提出相应求解算法。仿真结果说明该方法具有较小的保守性。     

控制系统故障检测与诊断技术的最新进展

对故障检测与诊断(FDD)技术在控制领域的最新进展进行了综述,内容主要包括三类基本方法,即:基于解析模型的FDD、基于信号处理和基于知识的故障检测与诊断方法。重点评述了近年来发展起来的信息融合方法、多Agent方法、鲁棒故障检测、网络控制系统的故障诊断等。最后介绍了故障检测与诊断技术在控制系统中的若干应用成果,并指出尚待解决的主要问题和值得进一步研究的方向。     

一类MIMO网络控制系统的时滞相关鲁棒控制器设计

针对一类多输入多输出(MIMO)网络控制系统,提出一种时滞相关鲁棒控制器的设计方法.首先经过等价推导,将系统转化成具有多输入时滞的连续系统,利用李雅普诺夫函数,通过求解若干线性矩阵不等式,获得系统时滞相关鲁棒控制器.算法递推简单,避免了进行系统变换和处理交叉项,减少了计算负荷.仿真结果表明:在网络具有一定传输时延的情况下,该方法可以获得满足系统稳定性的控制器.     

基于网络控制系统的H∞鲁棒控制

针对控制器与执行器均为事件驱动、传感器为时间驱动、时延不确定且不大于一个采样周期的网络控制系统,建立了其在单包传输下的离散模型。基于Lyapunov函数和线性矩阵不等式(LMI)方法,分析了闭环系统的鲁棒稳定性,导出了闭环系统渐近稳定且满足给定H_∞性能指标的充分条件。通过仿真算例,证明了分析方法和结果的有效性。     

Research on fault-tolerant control of networked control systems based on information scheduling

A kind of networked control system is studied; the networked control system with noise disturbance is modeled based on information scheduling and control co-design. Augmented state matrix analysis method is introduced, and robust fault-tolerant control problem of networked control systems with noise disturbance under actuator failures is studied. The parametric expression of the controller under actuator failures is given. Furthermore, the result is analyzed by simulation tests, which not only satisfies the networked control systems stability, but also decreases the data information number in network channel and makes full use of the network resources.     

Guaranteed cost control for discrete-time networked control systems with random Markov delays

The guaranteed cost control for a class of uncertain discrete-time networked control systems with random delays is addressed.The sensor-to-controller (S-C) and contraller-to-actuator (C-A) random network-induced delays are modeled as two Markov chains.The focus is on the design of a two-mode-dependent guaranteed cost controller,which depends on both the current S-C delay and the most recently available C-A delay.The resulting closed-loop systems are special jump linear systems.Sufficient conditions for existence of guaranteed cost controller and an upper bound of cost function are established based on stochastic Lyapunov-Krasovakii functions and linear matrix inequality (LMI) approach.A simulation example illustrates the effectiveness of the proposed method.     

网络化控制系统的故障诊断

网络化控制系统与传统结构的控制系统相比具有许多优点,但经网络传输的控制信号所带来的随机时延、丢包、异步等问题会影响闭环控制系统的性能,因此需要发展可在网络环境工作的系统的控制理论和技术。故障诊断与容错控制对于控制工程实践特别是对安全性有严格要求的控制系统是十分重要的。近年来,我们较为系统地开展了网络化控制系统故障诊断与容错控制的研究工作从而可对故障诊断的主要研究结果进行概述。     

一种基于混合系统滤波器的NCS系统故障诊断方法

针对一类具有随机传输时滞的网络化控制系统,在考虑时滞无界的情况下(最坏网络传输),提出了一种基于故障检测滤波器的故障诊断方法。首先,为了处理系统的内采样特性,根据混合系统理论设计了一种基于观测器的混合系统故障检测滤波器(FDF);利用多目标优化技术,将故障检测滤波器的设计问题转化为一类优化问题,并借助线性矩阵不等式方法给出了该优化问题的时滞独立解。最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

动态输出反馈网络控制系统鲁棒控制器设计

研究了具有不确定时延的动态输出反馈网络控制系统鲁棒控制器设计问题.考虑小于等于一个采样周期的不确定时延,将动态输出反馈网络控制系统建模为含有不确定性的离散时变系统.利用Lyapunov理论和矩阵不等式方法,推导出系统鲁棒控制律存在的条件,并转化为矩阵不等式表示的可行性问题,从而可利用Matlab LMI工具箱来求解,以便构造鲁棒控制律.Matlab仿真算例说明分析方法和结果是有效可行的.     

基于观测器的网络化控制系统故障诊断方法

在网络中,由于信息的碰撞、重发而产生的网络延迟对控制系统本身带来了负面影响。针对网络化控制系统(networkedcontrolsystem,NCS)的随机延时,在事件驱动的执行器结点设置计时器和接收缓存区,在线获得了延时数据,建立了NCS的数学模型。通过增广模型法和等同输入法构建了两种观测器,从而产生残差,对网络化系统的控制故障进行了诊断,并提供了仿真结果。     

Robust H∞ control for networked control systems

The robust H∞ control for networked control systems with both stochastic network-induced delay and data packet dropout is studied. When data are transmitted over network, the stochastic data packet dropout process can be described by a two-state Markov chain. The networked control systems with stochastic network-induced delay and data packet dropout are modeled as a discrete time Markov jump linear system with two operation modes. The sufficient condition of robust H∞ control for networked control systems stabilized by state feedback controller is presented in terms of linear matrix inequality. The state feedback controller can be constructed via the solution of a set of linear matrix inequalities. An example is given to verify the effectiveness of the method proposed.     

MIMO网络控制系统的容错控制

针对被控对象为多输入多输出的网络控制系统,设传感器与控制器均为时间驱动,未能成功传输数据的传感器节点视为暂时失效,将网络控制系统建模为一类具有时变传感器"故障"的系统。此类系统相当于一个有限子系统的切换系统,借助容错控制和切换系统的理论,基于共同的Lyapunov方法,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件以及控制器和观测器的协同设计方法。最后的仿真验证了方法的有效性。