基于切换模型的网络控制系统有限时间鲁棒故障检测研究

网络控制系统作为通信和控制相互融合发展起来的新领域，因其巨大的应用前景和存在的问题而引起了广泛关注。目前，该方向主要在Lyapunov渐近稳定框架下研究系统的稳定、控制及滤波问题，而有限时间稳定理论更适合描述网络控制系统在有限时间间隔内系统状态响应的有界性。在本项目中，我们综合考虑时滞、丢包、量化、数据传输率、非均匀采样及调度策略等因素对网络控制系统鲁棒故障检测性能的影响，建立新的非线性时滞切换系统（平均驻留时间约束的切换系统或Markovian跳系统）模型，研究了基于复杂网络控制系统模型的有限时间鲁棒故障检测问题。本项目旨在给出通信网络性能参量和控制系统特征参数与有限时间鲁棒故障检测最优性能间的定量关系，同时揭示这些因素在最优有限时间鲁棒故障检测性能标准下相互制衡关系。本项目将在理论上丰富网络控制系统和故障检测的研究，并对网络在工程实际中的应用具有一定的指导意义。

复杂网络化系统是传统控制系统在信息化时代的新形式，随着其规模的不断扩展，微小的故障也可能造成系统的灾难性后果，因此大规模网络控制系统的故障检测研究受到了控制、通信和计算机等研究领域的广泛关注。本项目立项以来，课题组围绕着网络诱导的时滞、丢包和量化误差等多因素对网络化系统的故障检测性能的影响开展了一系列研究。目前已取得的主要研究结果涉及：1）几种不同约束条件的非线性网络控制系统的故障检测问题；2）网络诱导的非一致分布时变时滞对网络控制系统的状态估计性能影响；3）分别研究了单包数据传输、多包数据传输及受限多信道数据传输模式的网络化控制系统故障检测问题；4）在考虑了多信道数据传输调度模式和控制器的联合设计问题基础上，研究了网络化控制系统的故障检测问题；5）在李亚普若夫稳定性理论框架下，综合考虑了网络诱导的时变时滞、数据丢失、量化误差及多信道传输调度对网络化控制系统故障检测性能的影响；6）在有限时间稳定性理论的框架下，综合考虑了网络诱导的随机信息丢失、量化误差及多信道数据调度传输等因素对网络控制系统有限时间故障检测性能的影响。