[发明专利]一种非线性网络控制系统的故障诊断方法

摘要

本发明一种非线性网络控制系统的故障诊断方法，包括如下步骤针对具有状态时滞和模型的不确定性特点的非线性网络控制系统现状，设定该非线性网络控制系统现状的离散模型；基于故障观测器的方法，得到针对具有数据丢包的非线性网络控制系统的鲁棒故障检测滤波器；设置增广向量，生成残差动态系统，利用Lyapunov稳定性理论给出残差动态系统均方稳定的条件；求出鲁棒故障检测滤波器的增益矩阵L和残差权重矩阵R，判断非线性网络控制系统是否发生了故障。本发明通过设置鲁棒故障检测滤波器，不仅大大提高了对非线性网络系统的故障敏感度，而且对外部扰动及数据丢包具有更强的鲁棒性，能很好的完成对模型不确定非线性网络控制系统的相关故障诊断工作。

主权项

一种非线性网络控制系统的故障诊断方法，其技术特征在于，包括如下步骤：步骤一：建立非线性网络控制系统的离散模型，该离散模型能够体现非线性网络控制系统的状态时滞和离散模型自身的不确定性特点；步骤二：针对步骤一中的离散模型，建立用于检测具有数据丢包的非线性网络控制系统的鲁棒故障检测滤波器；步骤三：根据步骤一中的离散模型，设置增广向量，结合增广向量和离散模型得到残差动态系统，利用Lyapunov稳定性理论生成残差动态系统的均方稳定条件；步骤四：根据残差动态系统的均方稳定条件，得到鲁棒故障检测滤波器的增益矩阵L和残差权重矩阵R；步骤五：根据所得的增益矩阵L和残差权重矩阵R的结果，得到系统的残差曲线图，通过系统的残差曲线图判断非线性网络控制系统是否发生了故障；其中，步骤一中所述的非线性网络控制系统的离散模型如下：其中，xk是系统的状态量，yk是系统的输出量，uk是控制器的输入量，wk是系统的范数有界干扰信号，fk是系统需要检测的故障信号，A、B、C、D0、F0、G是适度维数的常数矩阵，ΔA代表网络控制系统的模型不确定性，Ddxk‑d是状态时滞的体现，是具有扇形边界[T1，T2]的非线性函数，且满足步骤二中所述的鲁棒故障检测滤波器如下：xk+1^=Axk^+Buk^+L(yk‾-αCxk^)rk=R(yk‾-αCxk^)]]>其中，rk为系统的残差，L为鲁棒故障检测滤波器的增益矩阵，R为残差权重矩阵，α表示丢包率的大小；所述的步骤三包括如下步骤：1)设置增广向量ζk＝[ek，xk]T、vk＝[wk，fk]T又加之uk＝Kxk其中，KK可以是任意取值的，取K＝[0.8006 0.192]，得到残差动态系统如下：其中，且Ik是一个实不确定矩阵，满足ΔA＝MIkN，结合所述的离散模型得到残差动态系统；2)选取合适的Lyapunov函数，Lyapunov函数为其中Z＝[0 I]，ξk为非零向量，S、T为适维的正定矩阵；3)根据Lyapunov函数得到残差动态系统的均方稳定条件。