时延网络控制系统的故障诊断

论文摘要

随着网络技术的发展,越来越多的控制系统通过通讯网络实现闭坏控制,即采用网络通信完成各部件如控制器、传感器、执行器之间的信息交换和控制信号的传递,这就是本文的研究对象——网络化控制系统。由于网络传输的复杂性,在工程实践中上述系统的安全性、可靠性要求比一般的系统要高,如果某些微小故障不能及时排除,就有可能造成巨大的灾难和损失。因此,研究网络化控制系统的故障诊断具有重大的理论和应用价值。目前对时延网络控制系统的研究多在对其建立数学模型,或是提出一些对一般的网络控制系统进行故障诊断的可行性方法,还没有实际的对时延网络控制系统模型进行故障诊断,因此本文将会利用MATLAB/Simulink软件进行仿真研究。本文通过对网络化控制系统故障诊断的学习,系统的介绍了当前网络化控制系统的研究现状,分析讨论了故障诊断基本分析方法,概括了国内外故障诊断研究成果;在第二部分依据时延的原因分析了网络化控制系统的4种不同的数学模型;在第三部分研究了增广模型观测器、等同输入观测器和Kalman滤波器故障诊断的算法,得到了残差表达式;最后基于MATLAB/Simulink软件对输入延迟模型的模型Ⅰ和模型Ⅳ进行了实例仿真研究,并分析了仿真结果,实验结果表明采用增广模型观测器、等同输入观测器、Kalman滤波器进行故障诊断改善了系统的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 网络化控制系统的综述
• 1.2.1 研究现状
• 1.2.2 控制网络及其时延
• 1.2.3 NCS分析与设计方法
• 1.3 故障诊断的综述
• 1.3.1 控制系统故障诊断方法分类
• 1.3.2 各类故障诊断方法的研究现状
• 1.4 发展方向
• 1.5 本文的研究工作和组织结构
• 第二章 网络化控制系统的建模
• 2.1 模型Ⅰ
• 2.2 模型Ⅱ
• 2.3 模型Ⅲ
• 2.4 模型Ⅳ
• 2.4.1 时延估计
• 2.4.2 在线取得时延
• 2.4.3 数学模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 输入延迟观测器/滤波器的NCS的故障诊断
• 3.1 基于观测器/滤波器的FDD原理
• 3.2 输入延迟故障状态观测器
• 3.2.1 基本结论
• 3.2.2 推广结论
• 3.2.3 干扰解耦
• 3.2.4 故障分离
• 3.3 输入延迟故障Kalman滤波器
• 3.3.1 Kalman滤波器构建
• 3.3.2 传感器故障诊断方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 输入延迟观测器/滤波器的故障诊断的MatLab仿真
• 4.1 模型Ⅰ的观测器的仿真实验
• 4.1.1 输入延迟故障状态观测器增广模型法的实例仿真
• 4.1.2 输入延迟故障状态观测器等同输入法的实例仿真
• 4.2 模型Ⅳ输入延迟观测器的仿真实验
• 4.2.1 模型Ⅳ输入延迟故障状态观测器增广模型法的实例仿真
• 4.2.2 模型Ⅳ输入延迟故障状态观测器等同输入法的实例仿真
• 4.3 输入延迟故障Kalman滤波器的实例仿真
• 4.4 本章小结
• 总结及展望
• 致谢
• 参考文献