基于饱和约束和动态事件触发机制的网络控制系统故障检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种网络丢包情况下具有饱和约束和动态事件触发机制的网络控制系统故障检测方法，包括建立传感器饱和的网络化系统模型，通过设计动态事件触发通信机制，构建故障检测滤波器和加权故障模型，进而建立故障检测模型，并在考虑数据丢包的前提下，采用伯努利分布的白噪声序列构建数据丢包模型，此外依据李雅普诺夫函数，建立确保故障检测模型系统稳定性和检测性能的判定条件。与此同时，在此过程中，动态事件触发机制的应用能更加有效地提高网络资源利用率，节省网络通信资源。本发明专利技术对具有系统故障和传感器饱和的网络化控制系统设计故障检测滤波器，结合加权故障最小状态空间建模，从而提高了系统的故障检测性能。

【技术实现步骤摘要】
基于饱和约束和动态事件触发机制的网络控制系统故障检测方法
本专利技术涉及网络控制系统故障检测
，具体地讲，是涉及一种网络丢包情况下具有饱和约束和动态事件触发机制的网络控制系统故障检测方法。
技术介绍
近年来，随着网络技术的快速发展，网络化控制系统得到了越来越多学者的关注。同时，网络控制系统由于其安装维护低成本，安全性、可靠性高，通信结构灵活等优点，在复杂工业控制系统中获得了广泛关注。网络控制系统中，传感器、执行器和控制器通过一个共享的通讯网络相互联系。随着网络控制系统对于安全、稳定、高性能的要求不断提高，针对网络控制系统的故障检测问题成为了一个重要的研究领域。由于通信网络的引入和网络控制系统本身的特性，不可避免的为网络控制系统带来了新的问题和挑战，比如通信延时，数据丢包，数据错序，带宽有限等问题。目前大部分的网络控制系统的研究成果是针对于系统的时滞、丢包、乱序等问题而提出的控制器、滤波器的设计方法，然而针对时滞、数据丢包和传感器饱和的网络控制系统的故障诊断问题的研究还是相对较少。而且，这些问题的存在不仅会降低控制系统的性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网络丢包情况下具有饱和约束和动态事件触发机制的网络控制系统故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS100、建立存在外界扰动、系统故障和传感器饱和的网络化系统的数学模型：/nx(k+1)＝Ax(k)+Bd(k)+Ff(k) (1)/n

【技术特征摘要】
1.一种网络丢包情况下具有饱和约束和动态事件触发机制的网络控制系统故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100、建立存在外界扰动、系统故障和传感器饱和的网络化系统的数学模型：
x(k+1)＝Ax(k)+Bd(k)+Ff(k)(1)



其中，为系统的状态向量，为系统的测量输出向量，为满足L2[0，∞)范数有界的扰动输入信号，为满足L2[0，∞)范数有界的待检测故障信号，矩阵A,B,Cy,D,F,N为已知的常数矩阵；系统中的饱和函数定义为：



其中，ρ(i)＞0表示已知饱和边界，Cy(i)是常数矩阵C的第i行向量，设饱和非线性约束函数：



S200、设计故障检测滤波器：






其中滤波器的状态向量和输入向量分别为和为构造的残差信号，Af,Bf,Cf,Df为需要设计的滤波器参数矩阵；
建立网络丢包情况下基于动态事件触发的信息传输机制：
事件触发产生函数满足以下条件：



其中，且在传输过程中的传输时刻kt的序列满足0≤k0≤k1≤...≤kt≤...，δ和ε为两个非负性标量，为内部动态变量；
动态变量满足以下等式：






其中，θ∈(0,1)为给定的常数，且表示初始值；
动态事件触发的形式如下：



在传感器饱和的网络化系统中同时考虑动态事件触发和数据包丢包的情况下，故障检测滤波器输入的表达方式为：



其中，γ为满足伯努利分布的白噪声序列，且满足以下性质：
prob(γ＝1)＝β
prob(γ＝0)＝1-β
β∈[0,1]
通过加权表征的故障模型：
xw(k+1)＝Awxw(k)+Bwf(k)(13)



其中，xw(k)表示该故障加权模型的状态变量，表示加权的故障信号，Aw,Bw,Cw,Dw表示已知的参数矩阵，
并定义如下状态变量：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁召柯，李彬，张凯，江秀强，钟苏川，武娜娜，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51