基于网络控制系统的容错控制系统的设计

摘要

网络控制系统（NCS）涵盖了通信技术、信息技术和控制技术等等，给企业管理和工业控制等方面提供了一种崭新的模式。NCS是一种基于公共的网络控制平台，在控制部件间实现控制信号和系统信息传输的控制系统。具有资源共享、远程控制、设计便捷、维护方便、成本低廉等优点。现阶段，控制系统复杂化、大规模化的发展方向已经成为趋势，一旦控制系统出现故障，就会危及到人员和财产的安全，并造成巨大经济损失。因此，控制系统必须拥有更高的安全性与可靠性。容错控制技术，就是当系统中的部分器件突发故障时，系统仍可以在原有的性能或者在可接受的性能范围内完成要求的控制任务。因此，为了保障NCS运行的安全性和稳定性，容错控制技术的提出为NCS解决突发故障提供了保障。
　　在本论文中，主要研究了网络控制系统中部分器件突发故障时，系统能够依然安全稳定运行的容错控制器设计问题。
　　首先，针对具有时延的NCS的容错控制问题进行了研究。建立了离散网络控制系统的数学模型，根据离散系统有界实引理，设计了一种执行器出现故障时系统能够渐进稳定运行的容错控制器。
　　然后，研究了具有控制时延的NCS的容错控制器设计问题，将故障模型等效为开关模型，结合Lyapunov稳定性定理和Schur补引理，提出了一种在传感器与执行器同时出现故障情况下系统能够稳定运行的容错控制器设计方法。

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第1章 绪论

1.1课题的研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容

第2章 网络控制系统与容错控制的准备知识

2.1网络控制系统的结构

2.2网络控制系统中的基本问题

2.3故障诊断与容错控制综述

2.4本章小结

第3章 执行器故障下的容错控制器设计

3.1引言

3.2系统描述

3.3无干扰情况下的容错控制器设计

3.4有干扰情况下的容错控制器设计

3.5仿真实例

3.6本章小结

第4章 执行器和传感器均出现故障下的容错控制器设计

4.1引言

4.2系统描述

4.3容错控制器的设计

4.4仿真实例

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢