网络控制系统建模、控制及其故障检测_王燕锋.pdf

前言近年来，随着控制系统规模的日益复杂，传统点对点的控制系统逐渐呈现出了布线多、系统可扩展性差、成本高等问题，通信、控制和计算机技术的迅猛发展极大地影响了控制系统的结构，发展了网络控制系统。网络控制系统是以网络为传输介质，实现信息共享与传输的反馈控制系统。网络控制系统具有便于资源共享、减少系统布线、易于扩展和维护等优点，在工业控制现场得到了广泛的关注和应用。由于网络带宽限制，数据传输不可避免地存在网络时延、数据包丢失等诸多问题，系统性能随之下降，甚至系统也变得不稳定。学者对此给予了极大关注，并研究得到了大量成果。然而关于网络控制系统的研究还滞后于实际应用，仍有许多重要问题有待解决，尚未形成一个完整的理论体系。一方面，需在正常工作条件下综合考虑网络时延、数据包丢失等问题，研究如何设计控制器从而使得系统稳定并得到系统性能和网络特征量之间的关系。另一方面，还需考虑网络因素，研究如何及时检测出故障并设计出容错控制器，从而使得故障发生后系统仍保持稳定并满足一定的性能需要。本书主要围绕离散网络控制系统，用有限模态的马尔可夫链描述网络时延，把网络控制系统建模为含有单个或者多个马尔可夫链的控制系统，在马尔可夫链转移概率部分未知的条件下，利用李雅普诺夫稳定性理论研究网络控制系统的镇定、故障检测及容错控制等问题。其中，第1章介绍了网络控制系统在实际应用中存在的基本问题、典型研究方法及研究现状。第2一3章针对具有单侧时延的网络控制系统，在时延转移部分未知的条件下分别研究了网络控制系统的镇定及容错控制问题。第4章针对具有双侧时延的网络控制系统，在具有双侧时延且转移概率均部分未知的条件下研究了网络控制系统的状态反馈镇定问题。第5章对于具有双侧时延的非线性网络控制系统，构造了观测器，研究了基于观测器的反馈控制问题。第6章研究了具有双侧时延的网络控制系统的鲁棒H。故障检测问题。第7章研1网络控制系统建模、控制及其故障检测究了具有双侧时延和数据包丢失的网络控制系统的H。故障检测问题。第8一10章对被控对象为马尔可夫跳变系统的网络控制系统做了讨论。本书总结了作者近年来关于网络控制系统方面的研究工作，得到了国家自然科学基金(61503136,61573136,61573137)和浙江省自然科学基金(LY19F030001)的资助，在此表示衷心的感谢！本书也可作为高等院校控制理论与工程、计算机应用技术、信息与计算科学、运筹学与控制论等专业的博土和硕士研究生的专业参考书。由于作者水平有限，书中难免存在缺点和不足之处，恳请专家和读者不吝赐教！作一者2019年1月2