事件触发机制下网络化系统的有限时间故障检测研究

作     者：李蓓 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：武志辉

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：事件触发机制 概率区间时变时滞 欺骗攻击 有限时间稳定性 故障检测 

摘      要：随着现代网络信息工程的高速发展,对网络化控制系统的安全性以及稳定性的要求变的更严格,网络化动态系统的故障检测得到学者们的广泛关注,相应的故障检测算法设计问题是具有挑战性的。一方面,在网络传输的过程中,由于通信带宽有限等约束,不可避免地会出现一些网络诱导现象(如网络诱导时滞、量化、网络攻击等),这些网络诱导现象不仅对系统性能造成不良影响,而且也会使得系统的分析和设计变得更加困难。另一方面,在许多工程环境中,通常要求系统在有限的时间内达到一定的性能指标。因此,为了保证网络化系统满足所需性能的同时又要提高通信资源的利用率,开展事件触发机制下网络化系统的有限时间故障检测问题研究是有意义的。本文以非线性离散系统为研究对象,基于不同的事件触发机制设计相应的有限时间故障检测滤波器。具体研究内容分述如下:1、针对一类量化影响下具有随机发生故障的离散非线性系统,研究静态事件触发机制下该类系统的有限时间故障检测滤波器设计问题。采用取值为0和1的Markov链刻画随机发生故障现象,并对测量输出进行量化。同时引入静态事件触发机制来缓解信道压力。根据可获得的系统数据,在保证系统满足期望的H性能条件和有限时间随机稳定的基础上,设计出有限时间故障检测滤波器算法,并通过求解线性矩阵不等式(LMI)得到滤波器增益矩阵。最后,给出一个数值仿真来演示该算法的有效性。2、探讨一类环事件触发机制下带有概率区间时变时滞和随机发生故障的离散非线性系统有限时间故障检测问题。这里,引入一个服从Bernoulli分布的随机变量来刻画随机时变时滞在两个区间取值的分布情况。为了节约网络资源及减少异常测量值,引入环事件触发机制来调节数据传输。构造基于环事件的有限时间故障检测滤波器,并且利用LMI的可行解获得滤波器增益的具体表达式。最后,通过一个数值算例验证了基于环事件的有限时间故障检测方法的有效性。3、针对一类具有随机欺骗攻击和随机发生故障的锥形非线性系统,提出了基于动态事件触发机制的故障检测方法。非线性函数满足圆锥型约束条件,随机欺骗攻击由Bernoulli随机变量来表示,引入可变的参数作为动态事件触发机制的阈值。然后,利用LMI方法得到滤波器参数矩阵的具体表达式。最后,利用Matlab对算例进行仿真实验,对给出的故障检测方法可行性进行验证。