含有随机故障的网络控制系统的可靠性控制及滤波器设计

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网络控制系统(Networked Control System,简称NCS)是指利用通讯网络形成的闭环反馈控制系统。它减少了系统布线、降低维护与诊断成本、提高系统的灵活性,但同时也带来了一些问题,比如网络延迟、数据丢包、网络噪声干扰等。本文针对网络控制系统中存在的这些问题,在执行器或者传感器出现随机故障情况下,对系统进行建模并研究系统的可靠性控制和滤波器设计问题。本文的主要工作如下:首先,论文研究了普通线性时滞系统的可靠性控制问题,考虑执行器出现随机故障,利用Lyapunov-Krasovskii(L-K)方法,得到系统均方渐近稳定的充分条件。利用Matlab求解线性矩阵不等式(LMI),得到鲁棒H∞控制器增益。需要注意的是,论文还考虑了故障率出现的偏差。通过实例仿真验证了该方法的有效性。其次,论文研究了网络控制系统鲁棒容错控制问题,考虑在丢包和时延同时出现的情况下,系统中的执行器出现随机故障,利用具有伯努利概率分布的随机变量对网络控制系统的随机故障进行建模,建立新的网络控制系统数学模型,文中还考虑了故障率出现的偏差问题。通过利用Lyapunov-Krasovskii(L-K)方法,以LMI形式给出了系统均方渐近稳定的充分条件,并在此基础上得到鲁棒H∞控制器增益。通过实例仿真验证了该方法的有效性。最后,考虑网络控制系统中存在的随机延迟和丢包现象以及随机故障,我们研究了网络控制系统鲁棒H∞滤波器的设计问题。考虑系统中的传感器出现的随机故障,利用具有伯努利概率分布的随机变量对网络控制系统的随机故障进行建模,建立新的网络控制系统数学模型,文章中还考虑了故障参数的不确定性。采用Lyapunov-Krasovskii(L-K)方法和指数稳定理论,给出了系统均方渐近稳定的充分条件,并在此基础上得到了鲁棒H∞滤波器的设计方法。通过仿真实例验证了方法的有效性。
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