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《燕山大学》 2013年
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Lipschitz非线性网络化控制系统鲁棒故障检测研究

李娜  
【摘要】:网络化控制系统具有架构灵活,安装成本低,易于扩展和维护等优点,已在工业自动化、机器人、航空等领域广泛应用。但是网络本身的复杂性及时延和丢包等问题,不可避免的降低了系统性能。相对于网络化控制系统在控制方面的大量研究成果,其故障检测方面的研究较少,且大多集中在线性形式。本文以Lipschitz非线性网络化控制系统为研究对象,研究了鲁棒故障检测问题。 首先,针对具有随机丢包的Lipschitz非线性网络化控制系统,研究了系统存在执行器故障和外部干扰情况下的鲁棒故障检测问题。考虑传感器—控制器和控制器—执行器的网络通道中存在随机丢包,分别用两个不同的Bernoulli分布序列来描述。采用线性矩阵不等式,给出存在故障检测滤波器的充分条件,使误差系统均方指数稳定并且达到鲁棒H∞抑制水平,并给出基于观测残差均方值的故障检测策略。 其次,针对具有随机时延的Lipschitz非线性网络化控制系统,研究了系统存在外部干扰情况下的鲁棒故障检测问题。设计一个基于观测器的故障检测滤波器来检测故障,由于控制器—执行器通道中存在随机时延,观测器的控制输入和被控对象的控制输入是不同的。设计的基于观测器的故障检测滤波器能有效检测出故障,使系统均方指数稳定且满足鲁棒H∞性能指标。 最后,针对具有多丢包概率的Lipschitz非线性网络化控制系统,研究了鲁棒故障检测问题。考虑空间分布不同的多个传感器—控制器通道发生丢包的随机概率不同,且满足Bernoulli独立同分布,并以此建立模型。采用线性矩阵不等式的方法,给出存在故障检测滤波器的充分条件,所设计的故障检测滤波器不仅对故障敏感,而且对外部扰动具有一定的鲁棒性。一个航天器实例仿真验证了所提方法的可行性。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP273

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【参考文献】
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