网络化控制系统基于模型的故障诊断

论文摘要

随着网络技术的发展,越来越多的控制系统需要通过通讯网络实现闭环控制。在这样的发展趋势下,网络化控制系统就逐渐成为了热门研究领域。网络化控制系统可以定义为,闭环回路通过网络传输信号的控制系统。由于网络化控制系统具有分布式的特点,相比传统控制系统就拥有了诸多优势,比如,信息共享、节省资源、等等。但是,网络也给控制系统带来了时延,丢包,异步等等传统控制系统中所未曾涉及的问题,因而需要进一步深入研究。同时,为了提高网络化控制系统的可靠性,故障诊断问题也成为了重要的研究课题。本文介绍了故障诊断的基本概念、分类,并详细介绍了基于模型故障诊断的发展历史,以及各种常用的基于模型故障诊断方法的思想和特点;介绍了网络化控制系统的发展背景,相对与传统控制系统的特点、优势、新的研究难点等等问题,并着重介绍了本文工作的主要基础,即网络化控制系统的信息调度模型以及其增广系统。本文针对信息调度模型周期时变的特点,将传统的基于模型的故障诊断方法应用到信息调度模型及其增广系统中,主要包括的诊断方法有基于Luenberger观测器的方法、基于未知输入观测器的方法和基于特征结构配置的方法。另外,本文将信息调度模型与网络化控制系统的时延问题结合起来,分析了时延小于一个采样周期情况下,对于信息调度模型的影响。并将网络时延的不确定性归结为系统模型的不确定性,用最优等价空间的方法对其进行故障诊断系统设计。本文借助Matlab平台,对文中的诊断系统进行了仿真,取得了理想的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 控制系统故障诊断综述
• 1.2 网络化控制系统（Networked Control Systems）综述
• 1.3 网络化控制系统的信息调度
• 1.4 本文的主要工作和组织结构
• 2 基于Luenberger 观测器的故障诊断系统设计
• 2.1 时变Luenberger 残差发生器
• 2.2 增广系统Luenberger 残差发生器
• 2.3 仿真实例
• 3 基于UIO 的故障诊断系统设计
• 3.1 时变UIO 残差发生器
• 3.2 增广系统UIO 残差发生器
• 3.3 仿真实例
• 4 基于EA 的故障诊断系统设计
• 4.1 时变EA 故障诊断系统设计
• 4.2 增广系统EA 故障诊断系统设计
• 4.3 仿真实例
• 5 信息调度模型时延问题的探讨
• 5.1 信息调度模型中的时延
• 5.2 最优等价空间法对信息调度模型时延状况下的故障诊断
• 5.3 仿真实例
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献