带有时延和丢包的分布式网络化控制系统故障检测方法.pdf

【分布式网络化控制系统故障检测方法】是针对网络通信中存在的时延和丢包问题，研究如何在分布式系统框架下实现有效的故障检测。该方法基于双层监控系统架构，旨在解决带宽约束下的分布式网络化控制系统的故障检测挑战。 文章首先提到了分布式网络化控制系统(Distributed Networked Control Systems, DNCS)在现代自动化和工业控制中的广泛应用。这些系统由分布在不同地理位置的传感器、控制器和执行器等组件构成，通过网络进行信息交互，形成了一个复杂的网络化控制环境。然而，网络通信中的延迟和数据包丢失会显著影响控制系统的性能和稳定性。 针对带有状态时延、输入与输出存在丢包的子系统，研究采用了马尔科夫跳跃系统（Markovian Jump System）的建模方式。马尔科夫跳跃系统是一种随机动态系统模型，能够很好地描述由于网络不可预测的丢包行为导致的系统状态的随机跳变。通过这种方式，可以更准确地反映网络环境对控制系统的影响。 在故障检测方面，研究将任务转化为设计合适的滤波器参数，以确保扩展系统渐近稳定，并满足一定的鲁棒性要求。鲁棒滤波器设计是关键，它能够在系统存在不确定性或干扰的情况下保持稳定，同时能有效地检测到潜在的故障。滤波器参数的选择使得即使在时延和丢包情况下，也能通过计算出的系统残差来判断是否发生了故障。 论文通过理论证明了所提出的故障检测方法的正确性和可行性，并通过仿真验证了其有效性。仿真结果展示了在实际网络环境下，这种方法能有效识别系统故障，为实时故障检测和诊断提供了理论支持。 这篇论文深入探讨了在网络化控制系统的背景下，如何处理延迟和丢包问题，以及如何设计鲁棒滤波器进行有效的故障检测。这对于提高分布式系统的可靠性、减少故障带来的损失以及优化网络控制策略具有重要的理论和实践意义。