[发明专利]一种网络控制系统的检测与控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于控制领域，尤其涉及一种网络控制系统的检测与控制方法及系统。

背景技术

随着对系统性能、产品质量、生产能力以及低成本、低消耗等要求的不断提高，现代化工程技术系统正朝着大规模、复杂化、网络化、分散化的方向发展。系统越复杂、规模越大，发生故障的可能性就越高。当系统发生的故障不能被及时检测并排除，一旦发生故障将造成人员和财产的巨大损失。例如，2011年7月23日发生的“甬温线”特大动车追尾事故，由于信号和调度系统发生故障未被及时检测、排除与处理，造成了死亡40人，200多人受伤的惨剧。类似背景下，动态系统的故障诊断与容错控制技术作为提高系统安全性与可靠性的重要手段，对于保证系统的可靠性、安全性、提高产品质量以及降低成本消耗，具有重要意义。综合考虑故障诊断子系统与容错控制子系统性能要求的集成设计是故障诊断与容错控制研究领域的重要理论问题之一。目前，针对网络时滞为随机不确定，存在数据丢包、数据错乱等现象的网络控制系统(Networked Control System–NCS)故障检测与容错控制问题的研究，主要是基于NCS的离散化系统模型进行，称之为间接法；然而，网络本身结构的复杂性和灵活性造成了离散化系统模型容易产生较大的建模误差。对于网络时滞为未知有界的一般NCS，建立连续时间模型能够更准确、方便地描述系统的动态行为；然而，目前对NCS基于连续时间系统的故障检测与容错控制问题，仅考虑了系统可能发生的执行器失效故障。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种网络控制系统的检测与控制方法，该方法基于连续时间模型，实现故障检测及容错控制。

本发明实施例是这样实现的，一种网络控制系统的检测与控制方法，所述方法包括：

根据被控对象的连续时间模型，传感器采集测量输出信号；

模数转换器采样所述测量输出信号，得到数字化的测量输出信号；

控制器接收输出信号，根据网络控制模型处理所述输出信号，得到控制信号，所述输出信号为经过采样时滞后的所述数字化的测量输出信号，所述网络控制模型包括处理时滞；

故障检测器接收所述输出信号、控制信号，根据故障检测模型处理所述输出信号、所述控制信号，得到故障检测信号；

数模转换器将数字的控制信号转换为模拟的控制信号，所述数字的控制信号为经过传输时滞后的所述控制信号；

执行器根据所述模拟的控制信号，控制所述被控对象工作。

基于上述方法，本发明另一目的在于提供一种网络控制系统的检测与控制系统，所述系统包括：

传感器，用于根据被控对象的连续时间模型，采集测量输出信号；

模数转换器，用于采样所述测量输出信号，得到数字化的测量输出信号；

控制器，用于接收输出信号，根据网络控制模型处理所述输出信号，得到控制信号，所述输出信号为经过采样时滞后的所述数字化的测量输出信号，所述网络控制模型包括处理时滞；

故障检测器，用于获取所述网络控制系统的故障模型，接收所述输出信号、控制信号，根据故障检测模型处理所述输出信号、所述控制信号，得到故障检测信号；

数模转换器，用于将数字的控制信号转换为模拟的控制信号，所述数字的控制信号为经过传输时滞后的所述控制信号；

执行器，用于根据所述模拟的控制信号，控制所述被控对象工作。

本发明提供了一种网络控制系统的检测与控制方法及系统，基于连续时间系统，控制器获取传感器采集的、经过模数转换器后的、经过网络的采样时滞后的输出信号，设计控制器和故障检测器；故障检测器检测出故障信号的估计信号，即故障检测信号，同时，控制器输出控制信号实现对被动对象的控制；从而，本发明避免了离散化建模带来的建模误差；在设计主动容错的控制器时，考虑了故障检测器精确检测故障的需要，同时，设计容错的控制器时还考虑了故障信息；更优的是，设计依赖于时滞的网络控制系统的故障检测器与控制器的过程中，使用非凸线性矩阵不等式，与滞后无关比较，保守性大大降低。因此，本发明实现了故障检测，还具有容错功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的网络控制系统的检测与控制方法的实现流程图；