信噪比约束下反馈控制系统的故障检测与容错控制

近年来，网络化控制系统的故障检测与容错控制已经成为了控制理论领域的研究热点。针对网络通信带来的传输延迟、数据丢包、量化误差、带宽受限等等问题，国内外学者已经提出了很多故障检测和容错控制方法。事实上，从某种角度上来讲，网络通信带来的诸多问题都可以看作是信道的噪声对真实信号的影响。最近，一些学者提出了可以将网络通信的数据丢包、量化误差等问题转化为带有信噪比约束的高斯白噪声信道进行处理，为网络化控制系统的研究提供了一个新的思路。本项目拟从这个角度对网络化控制系统的故障检测和容错控制做进一步深入的研究，具体研究内容包括：研究带有信噪比约束下高斯白噪声信道反馈控制系统的故障检测方法；研究信噪比约束下高斯白噪声信道的反馈控制系统在执行器或传感器故障时的容错控制方法；建立网络通信的各种问题与信噪比约束下高斯噪声通道之间的等价关系，提出网络化控制系统故障诊断与容错控制研究的统一框架。

网络化控制系统的故障诊断与容错控制是近些年来控制科学与工程领域的研究热点。针对网络通信带来的传输延迟、数据丢包、量化误差、带宽受限等等问题，国内外学者已经提出了很多故障检测和容错控制成果。从某种角度上来讲，网络通信带来的诸多问题都可以看作是信道的噪声对真实信号的影响，本项目针对带有高斯白噪声信道的网络化控制系统进行了故障检测和容错控制研究,主要研究成果如下：.（1）针对带有信噪比约束高斯白噪声的通信信道的网络化控制系统提出了基于残差估计函数和在线动态阈值的故障检测设计方法，并将这种方法推广到量化反馈控制系统、模型不确定性系统、非线性系统的情况中，研究结果表明了提出方法的有效性；.（2）无线通信网络的功率和速率控制系统是一个典型的信噪比约束下的反馈控制系统，只有当基站接收到的信噪比大于期望的信噪比时，通信网络才能正常工作，针对这一典型的信噪比约束的被控对象，提出了接收机出现故障时的自适应功率和速率的容错控制，提出了网络存在时变时滞下的自适应功率和速率控制方法、鲁棒控制方法、以及网络故障下的一种自适应容错控制方法等等；.（3）计算机网络的拥塞控制是另一种典型的信噪比约束的网络控制系统，针对这一典型系统，提出了鲁棒H_infinity拥塞控制、鲁棒模型预测拥塞控制和自适应拥塞控制方法，对存在非线性干扰和时变不确定性的计算机网络，提出了相应的鲁棒和自适应拥塞控制方法，在容错控制方面，针对输入端网络故障情况提出了基于状态反馈和基于动态输出反馈的自适应容错控制方法，对传感器故障提出了一种自适应容错控制方法；.（4）其它研究成果包括：网络化控制系统的安全性和输出跟踪控制；复杂动态系统的自适应同步、多智能体系统一致性与可控性、控制算法与工程应用等等。