无线网络控制系统复杂网络特性及其故障诊断研究

随着科学技术的发展，出现了类似"武器平台协同系统"大型的、复杂的无线网络控制系统，其内部组成包含的大量控制、资源节点关系日益复杂，并呈现出复杂网络的特点，由此引发的结构变化也给未来的网络控制系统故障诊断研究提出了一系列新的问题。主要研究内容包括：基于复杂网络理论，建立无线网络控制系统的网络拓扑模型，发现系统蕴涵着的小世界或无尺度等基本特性。当不考虑无线信道故障时，综合考虑数据传输过程中可能出现的随机延迟、数据包丢失、信道衰弱以及不确定的外部干扰，构建无线网络通信信道模型，通过分析无线网络拓扑结构的变化与所研究复杂网络控制系统的拓扑结构变化之间的对应关系，探索系统的故障诊断问题。当把无线网络控制系统每个基本单元看做复杂网络的一个节点，考虑某节点故障时，建立系统故障传播模型，研究相继故障问题。项目的研究成果将为无线网络环境下复杂网络控制系统故障诊断的设计提供理论依据和技术支持。

无线网络控制系统的故障诊断研究，对保障系统稳定性、延长使用寿命是至关重要的。本项目对存在于无线网络控制系统中的故障诊断问题进行研究，主要内容包括：综合考虑数据传输过程中可能出现的随机延迟、数据包丢失、信道衰弱以及不确定的外部干扰，建立无线网络通信信道模型；在网络随机延迟具有明显的概率分布规律的情况下，给出系统的故障诊断问题描述和相应判据；通过分析无线网络拓扑结构的变化与复杂动态网络结构变化之间的对应关系，探索系统的故障诊断问题；进而研究相继故障问题，并建立基于复杂网络理论的故障诊断方法理论框架。项目取得的研究成果包括：以点、线形式构建了无线网络控制系统的拓扑模型，并对模型明显存在复杂网络特性的拓扑结构进行了故障传播分析；在构建系统中单个节点的数学模型时，考虑了节点之间的耦合情况，将整个网络节点进行了数学整合；综合考虑了无线网络控制系统中存在的时滞、丢包、外部干扰、网络结构切换等情况，给出了相应情况下故障诊断的理论判据。并且，构建了无线传感器网络系统故障诊断平台。项目申请专利2项，发表高质量论文23篇。该项目的研究成果将为基于无线网络通信的人工复杂网络控制系统故障诊断的设计提供理论依据和技术支持。