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《南京理工大学》 2007年
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网络控制系统的故障检测与诊断

吕明  
【摘要】: 本文研究了网络控制系统的故障检测与诊断,主要内容如下: (1)讨论了控制系统中故障的定义和分类问题。分别基于故障的发生部位、性质和作用类型,对常见故障进行了分类。基于故障的发生部位和故障的性质,对网络控制系统建立了故障的数学模型,并得出了发生执行器和传感器故障的统一数学模型。 (2)研究了具有短时延和数据包丢失的网络控制系统的故障检测问题。针对传感器、控制器节点为时间驱动,执行器节点为事件驱动的短时延网络控制系统,建立了具有参数不确定性的离散时间系统模型。当不存在数据包丢失现象时,设计了故障观测器,利用Lyapunov稳定性定理,得出了观测器系统的稳定性条件。当存在数据包丢失现象时,在一定的丢包率情况下,将误差方程建模为异步动态系统,进行了故障检测的研究,并给出了系统指数稳定性的条件。 (3)研究了具有长时延的网络控制系统的鲁棒故障检测与诊断问题。假定系统的各个节点均为时间驱动方式,在离散动态模型的基础上,分别按照系统具有输出时延、控制时延以及同时具有输出时延和控制时延来进行讨论。当系统具有输出时延时,建立了具有时延补偿功能的观测器,并将观测器误差方程建模为切换系统,得出了误差系统的稳定性条件。当系统具有控制时延时,考虑了传感器和执行器的采样时钟分别为同步和异步两种情况下的故障检测问题,设计了故障观测器,并证明了误差系统的稳定性。当系统同时存在输出时延和控制时延,且具有外加干扰输入时,研究了系统的鲁棒H_∞故障检测问题,并对鲁棒性和灵敏度进行了综合分析。在故障检测的基础上,采用方向性残差的方法,对故障进行了分离,实现了故障诊断。 (4)研究了非线性网络控制系统的故障检测与诊断问题。针对被控对象为仿射非线性且具有输出时延的网络控制系统,利用模糊主导子系统的思想,设计了基于局部T-S模糊模型的时延补偿观测器,并给出了全局渐近稳定的充分条件。针对被控对象为一般非线性动态方程且具有干扰的网络控制系统,对其建立了一组局部模糊模型。考虑系统同时具有控制时延和输出时延的情况,利用模糊奇偶方程,构造了残差产生器,讨论了对系统进行故障检测和诊断的方法,并给出了奇偶向量的全解耦条件和求取方法。 (5)研究了时延多包网络控制系统的鲁棒故障检测问题。当控制量采用多包传输时,对时延可以忽略以及存在控制时延或输出时延的情况分别进行了分析。当检测量采用多包传输时,分析了控制时延和输出时延同时存在的情况。对系统建立了基于增广模型的故障观测器,得出了具有统一形式的误差方程,并考虑数据包的不同传输方式,对系统进行了故障检测的研究。当系统具有外加干扰时,设计了H_∞故障观测器,保证了故障检测的鲁棒性。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP277

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【引证文献】
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1 张捷;网络控制系统的故障检测与诊断技术[D];南京理工大学;2010年
2 黎煊;网络控制系统的故障检测与容错控制[D];南京理工大学;2009年
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 朱其新;网络控制系统的建模、分析与控制[D];南京航空航天大学;2003年
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【共引文献】
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【同被引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
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【二级引证文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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4 张华;某型号火箭炮故障检测与诊断专家系统研究[D];国防科学技术大学;2004年
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7 刘峰;基于虚拟仪器的五七高炮随动系统故障检测技术研究[D];国防科学技术大学;2003年
8 刘锋;小波变换在输电线路故障检测与测距中的应用研究[D];西安理工大学;2005年
9 李碧蓉;故障管理系统中故障检测与事件关联技术的研究[D];华中师范大学;2001年
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