网络控制系统故障检测观测器设计方法研究

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控制系统的开发设计越来越趋向于数字化和网络化,以至于有很多的学者在研究网络控制系统。网络控制系统对于传统的点对点的控制系统有很多的优势,其中包括配置费用低,易安装,低费用,容易进行系统的诊断等等。因此,它被广泛的应用在制造业,飞行器,汽车,电力系统等等。然而由于网络的加入,引入了新的问题,如量化,故障,时延以及丢包等。传统的控制系统在设计之初就没有考虑量化对控制系统的影响,以至于在系统中有量化发生时,将会降低控制系统的各方面性能甚至可能导致系统不稳定。此外,伴随着工业对系统的可靠性和安全性有越来越多的要求,越来越多的学者将注意力集中在故障检测技术的研究上。尤其是在更符合实际的有限频域内研究故障检测问题,得到了广大学者的关注。本论文在已有的工作基础上,研究网络量化保成本控制问题,并在有限频域内研究量化的故障检测滤波器和故障检测观测器设计问题,而且为了证明本论文所提出的方法的有效性和优越性,文中给出了实例以及仿真,本文的详细的内容如下:第1-2章详细的介绍了有关故障检测研究背景、发展情况以及所采用的研究方法,而且给出了本文将用到的H∞性能指标概念,还给出了将要用到的Shur补引理。第3章研究离散时间系统鲁棒量化状态反馈保成本控制问题。所考虑的量化器是动态的,而且由一个可调的“缩放”参数和一个静态量化器组成。考虑区间型系统不确定性。采用顶点分离器方法给出基于线性矩阵不等式(LMI)控制器设计条件。利用所设计的控制器,提出具有量化器参数在线更新的状态依赖的量化控制策略使得系统渐近稳定且性能指标具有一个上界。第4章考虑了随信号量化的网络控制系统故障估计问题。考虑对数量化器,在有限频域内,利用广义的Kalman-Yakubovich-Popov (GKYP)引理制定量化的故障估计滤波器设计问题。量化的测量信号通过扇形界方法来处理,其中把量化误差当作扇形有界的不确定性。在考虑干扰和量化误差的情况下,基于LMI条件给出量化的滤波器设计使得残差和故障之间的误差尽可能的小。第5章研究了在有限频域内,具有信号量化的网络控制系统的故障检测问题被考虑。考虑到对数量化器,量化的故障检测观测器的设计将采用一个性能指标,这个性能指标用于在有限频域内增加故障检测的灵敏度。利用扇形绑定方法来处理量化测量的信号,其中量化误差被视为扇形绑定不确定性。通过使用Kalman-Yakubovich-Popov引理,迭代基于LMI的优化算法是为了设计出量化故障检测观察器。最后将全文的工作内容进行了总结和归纳,并且指出了工作的不足之处以及下一步研究的方向。
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