Delta算子不确定NCS故障检测与容错控制

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随着网络控制技术的不断进步,传统控制系统网络化便成为一种新的发展趋势。因此,网络控制系统(Networked Control Systems, NCS)引起了越来越多学者的广泛兴趣。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,即使是微小故障也会造成不可预料、无法估计的人员伤亡和财产损失。为保证系统运行的可靠性,展开对网络控制系统故障检测与容错控制的研究显得尤为重要。另一方面,Delta算子作为连续系统和离散系统描述的统一形式,能够很好的解决移位算子在高速采样时引起的数值不稳定问题,其在故障检测和容错控制中的应用研究日益成熟。本文把Delta算子方法引入到NCS故障检测以及容错控制当中,具有较为重要的科研意义和应用价值。本文的主要工作和取得成果有如下几点:首先,在网络控制系统一般模型基础上,建立了Delta算子描述的时延网络控制系统的状态方程。然后综合考虑不确定网络诱导时延和存在外部扰动情况,根据利亚普诺夫稳定性理论,给出故障检测滤波器存在的充分条件和求解过程,算例仿真验证了该方法的有效性。其次,考虑原有不确定网络控制系统模型,在短时延的情况下,给出了Delta算子描述的不确定网络控制系统。然后假设发生执行器失效,引入状态反馈控制器,根据容错控制理论,运用线性矩阵不等式方法,给出了保证系统稳定的容错控制器设计方法,最后所做的仿真实验表明了该容错控制器具有较好的容错效果。
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