延时网络控制系统稳定分析及故障检测

网络控制系统集成了计算机技术、通信技术和控制理论，是一个新兴的研究热点并且正成为现代工业生产的主要发展方向。它具有信息资源共享、系统成本低、使用灵活、易于维护等优点，但同时网络传输也会产生时间延迟、数据包丢失等问题。这不仅给网络控制系统的分析带来了困难，而且使得许多传统的控制理论不能直接应用到网络控制系统的设计当中。.本项目将根据网络诱导延时的基本组成，对不同拓扑结构下网络控制系统的延时形成机理、特点和实时性等进行研究，通过对网络最差响应时间及延时统计特性进行分析，建立网络控制系统的数学模型。并在此基础上分析网络诱导延时、数据丢包对网络系统稳定性及故障检测灵敏性的影响，为提高网络控制系统的安全性与可靠性提供具有参考价值的依据。

本项目主要研究延时网络系统的稳定性分析及故障检测问题。（1）稳定性分析方面：主要是基于Lyapunov泛函理论，通过构造若干包括更充分时滞信息的L-K泛函，获得保守性较小、算法相对简单的稳定性判据，并将相关结论推广到网络控制系统中，考虑延时、丢包、量化对网络系统的影响，建立依赖时滞界、丢包率、量化信息的稳定性判据及测量数据丢失下滤波器设计方法；在此基础上，考虑数字化滤波在计算机实现中，由于字长限制可能导致溢出，建立了新型具有更低保守性的包含溢出界信息的数字滤波器可以正常运行的稳定条件。（2）故障检测方面：首先考虑一类延时非线性非高斯随机系统，利用输出概率密度函数信息设计故障检测观测器，建立包含更充分延时信息的阈值和评估函数，通过若干优化方法，得到检测灵敏度更高的故障检测方法。相关理论推广具有延时、丢包和编码器的网络控制系统中故障检测问题，建立了基于网络参数的检测方法，通过多目标优化提高了检测的灵敏性。本项目的研究将为网络控制系统的稳定性分析及故障检测问题的理论及应用奠定坚实的基础。. 获得教育部高等学校优秀成果奖自然科学类二等奖1项，江苏省优秀博士学位论文奖1项，江苏省青蓝工程优秀青年骨干教师培养对象支持计划1项。已在国内外核心期刊、会议上出版论文17篇（其中SCI收录6篇次，EI收录14篇次），另有多篇在审，申请国家发明专利1项（在公示期）。