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网络化控制系统故障诊断与容错控制研究

作　者: 刘瑞清
导　师: 仇计清
学　校: 河北科技大学
专　业: 应用数学
关键词: 网络化控制系统故障诊断容错控制 T-S模糊模型 RBF神经网络
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 58次
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内容摘要

网络化控制系统,因具有成本低、可靠灵活,便于诊断,故而在航空航天、制造业、电气、人工智能等诸多系统得到广泛应用。但是由于网络化控制系统存在时延、数据包丢失等问题,比传统系统更复杂,更容易引起控制系统性能下降。一旦系统发生了故障,就会造成重大损失,因此网络化控制系统研究已经成为一个迫切需要解决的焦点问题。本论文网络化控制系统故障检测与容错控制研究,主要开展如下工作：1)针对一类网络化控制系统,该系统存在不确定时延/时滞、非线性不确定项和外界未知干扰,我们把前馈补偿项添加到传统观测器上,设计模糊滑模观测器,使系统在失效情形下,保证误差系统仍能渐进稳定。通过使用定义积分变量的方法,把传感器故障成功地转化成了执行器故障,从而进行诊断,并基于李雅普诺夫稳定性理论来证明设计的稳定性,以便得到系统稳定的充分条件。2)研究一类网络化控制系统的鲁棒H∞容错控制问题,该系统存在时延/时滞、参数不确定性和外界未知干扰,基于T-S模糊模型我们把所研究的网络化控制系统模糊化处理。利用李亚普诺夫函数稳定性理论和线性矩阵不等式的方法,推导出既能保持所求系统渐进稳定性又能同时满足已知H∞性能指标的充分条件。最后用数值算例来验证设计方法的可行性是否成立。3)基于RBF神经网络具有逼近任意函数的性质,从而我们可构造神经网络自适应模糊观测器,用来估计故障幅值,进行故障检测。利用李亚普诺夫稳定性定理推导出故障调节算法。最后用数值算例来验证设计方法的有效性是否成立。本文最后,在总结现有研究成果的基础上,提出了一些值得我们进一步思索和探究的问题。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 论文的研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  10-15
    1.2.1 网络化控制系统概述  10-11
    1.2.2 故障诊断  11-12
    1.2.3 容错控制  12-14
    1.2.4 网络化控制系统故障诊断和容错控制  14-15
  1.3 研究内容  15-16
第2章预备知识  16-23
  2.1 线性矩阵不等式(LMI)概述  16-17
  2.2 本文主要引理及假设  17-18
  2.3 网络化控制系统常用模型  18-20
    2.3.1 故障检测常用模型  18-19
    2.3.2 容错控制常用模型  19-20
  2.4 RBF神经网络概述  20-22
  2.5 本章小结  22-23
第3章基于滑模观测器的网络化控制系统故障分析  23-32
  3.1 系统描述  23-24
  3.2 滑模观测器概述  24
  3.3 主要结论  24-30
    3.3.1 故障不存在时构造滑模观测器  24-28
    3.3.2 干扰不存在时构造滑模观测器及故障检测  28-30
  3.4 数值仿真  30-31
  3.5 本章小结  31-32
第4章参数不确定NCS的鲁棒H_∞容错控制研究  32-43
  4.1 系统的描述和假设  32-34
  4.2 问题的提出  34-35
  4.3 主要结论  35-40
    4.3.1 执行器故障时NCS的鲁棒容错控制  35-39
    4.3.2 传感器故障时NCS的鲁棒容错控制  39-40
  4.4 数值仿真  40-42
  4.5 本章小结  42-43
第5章基于RBF神经网络方法的NCS故障诊断研究  43-51
  5.1 问题描述  43-44
  5.2 故障诊断与故障调节  44-48
    5.2.1 神经网络模糊观测器的设计  44-46
    5.2.2 故障调节  46-48
  5.3 数值仿真  48-50
  5.4 本章小结  50-51
结论  51-52
参考文献  52-57
攻读硕士学位期间所发表的论文  57-58
致谢  58

网络化控制系统故障诊断与容错控制研究

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