传感器网络DoS攻击下随机系统的故障检测设计

针对在无线传感器网络拒绝服务攻击环境下一类不确定随机系统的故障检测问题,本文提出了一种基于分布式H∞滤波器的故障检测方案.利用服从Bernoulli分布的独立随机变量来描述传感器网络中的拒绝服务攻击现象.针对每个传感器节点设计了一种H∞分布式滤波器,用于产生残余信号并作为故障检测机制的评价函数,以实现系统故障检测.建立...     

具有双边丢包和混合时延的Delta算子系统H_∞滤波

研究网络控制系统中存在双边丢包和混合随机时延的滤波问题,基于Delta算子方法设计了一类H_∞滤波器。假定传感器至控制器、控制器至执行器两个信道存在数据包丢失,由两个独立伯努利分布的白色序列表示。混合随机时延由网络诱导时延和离散无限分布时延组成。利用马尔科夫随机过程构造李雅普诺夫泛函,由线性矩阵不等式得到了具有H∞性能的滤波误差系统随机稳定的充分条件,给出H_∞滤波器参数。数值算例证明了该方法的有效性。     

离散时间切换系统在丢失测量下的异步H_∞滤波

针对离散时间切换系统研究输出测量具有丢失的情形下切换系统的异步H∞滤波问题.传感器的丢失测量满足伯努利分布,丢失的概率是已知的常数.利用切换Lyapunov泛函和平均驻留时间的方法,对给定的丢失测量在H∞意义下以线性矩阵不等式的形式给出滤波误差系统指数均方稳定的充分条件,并设计了一个指数均方稳定的H∞滤波器.最后通过一个仿真实例证明了所给方法的有效性.     

Lur''''e系统的H∞容错控制研究

针对一类不确定Lur'e系统,设计了可靠H∞控制器.通过用凸多面体不确定性描述控制表面故障,建立了一种包含执行器故障与传感器故障的故障模型,得出基于线性矩阵不等式(LMI)的可靠H∞控制存在的充分条件,并提出了可靠H∞控制器的设计方法,通过求解LMI实现反馈控制器的设计.理论分析表明,该控制器保证了当所有控制元件运转正常或者部分控制元件出现故障时闭环系统具有渐近稳定性和可靠H∞性能.数值仿真例子验证了该控制器理论上的可行性.     

拓扑切换的多传感器网络化系统分布式H_∞滤波

研究一类带有随机切换拓扑的多传感器网络化系统的分布式H∞滤波问题.首先提出一种新的监控机制来辨识拓扑的切换时刻,并利用Markov链来建模若干拓扑模态间切换.为了节约滤波系统的通信和计算资源,基于拓扑切换时刻的采样输出引入一组拓扑依赖的分布式事件触发传输方案.同时考虑主通道和冗余通道的数据丢包、拓扑切换与事件触发传输的影响,将网络化滤波误差系统建模为一随机时滞系统.利用Lyapunov-Krasovskii泛函,给出一有界实数引理使得滤波误差系统是稳定的且满足一定的衰减性能,并提出一种事件触发参数和网络化滤波增益的协同设计方法,最后通过仿真例子证明所设计滤波器的有效性和低能耗.     

量化及随机丢包情形下NCSs的故障检测

研究了具有量化及随机丢包的网络化控制系统的故障检测问题。通过以观测为基础的故障检测滤波器作为残差产生机制,将故障检测滤波器的设计问题转化为H∞模型匹配的问题,同时将量化引入的误差转化成模型不确定性问题。利用李亚普诺夫函数方法,可得到观测误差系统的指数均方稳定性及相对残差的H∞扰动水平,通过解线性矩阵不等式可以得到相应问题的解。仿真结果显示了所提出方法的有效性。     

具有随机时变时滞及数据包丢失的网络系统 H∞状态估计

研究了一类具有随机时变时滞和数据包丢失的网络系统 H∞滤波器设计问题。由于系统的测量数据打包后经过网络传输到远端的滤波器,数据包在传输过程中会发生时滞甚至丢失等现象,并且时滞的发生是随机的且有界,而数据丢包可能是连续的。提出一个新的模型来同时描述随机时滞和多丢包的网络诱导现象,并基于此模型设计使滤波误差系统均方意义下渐近稳定并具有指定 H∞性能的滤波器。滤波器参数通过求解一个线性矩阵不等式得到。仿真算例表明了所提算法的有效性。     

奇异系统H∞动态输出可靠控制

目的针对一类奇异线性系统,设计动态输出反馈控制器的算法,并给出考虑传感器故障可靠控制器的设计方案．方法在可靠设计中使用比离散故障模型更一般的连续故障模型,利用广义系统H∞理论,结合线性矩阵不等式（LMI）方法．结果分别给出了奇异系统动态输出反馈H∞控制和考虑传感器故障的可靠控制器存在的充分条件．通过求解线性矩阵不等式和矩阵方程实现了两种控制的设计．结论利用所给出设计方案得到的可靠控制器,使得系统在正常状态和某些传感器发生故障的情况下,都能保持闭环系统渐近稳定性,并获得较满意的H∞性能指标．通过数值例子验证了两种设计方法的有效性,进一步验证,当传感器发生故障时,通过比较两种控制器的控制效果说明了可靠控制的有效性．     

基于Delta算子的航天器自主交会鲁棒故障检测滤波器设计

针对有限通信情形下航天器自主交会的故障检测问题,提出了基于Delta算子的鲁棒故障检测滤波器设计方法.采用C-W方程来描述航天器间的相对运动模型,通过Delta算子方法对其进行离散化处理得到系统的离散模型.在故障检测滤波器设计中,考虑信号量化和数据丢包同时存在的情况,并且采用随机伯努利序列来描述数据丢包现象.最后,基于LMI方法给出故障诊断存在的充分条件,并通过数值仿真验证了所设计滤波器的有效性.     

一类线性系统可靠H∞控制

针对线性定常系统,采用连续增益故障模型,提出了考虑执行器故障的可靠H∞控制问题.通过对具有执行器故障线性定常系统的分析,利用LMI分别给出了次优可靠H∞控制器和最优可靠H∞控制器存在的充分条件.通过比较,进一步看出对系统进行最优可靠H∞控制器设计的必要性.     

时滞离散LPV系统的鲁棒故障检测与分离

研究了一类具有时变时滞的离散线性参数变化系统的故障检测与分离问题,基于依赖于时变参数的滤波器构造残差产生系统,利用H∞控制理论将故障检测滤波器的设计归结为H∞滤波问题.所设计的滤波器能保证残差信号和故障信号之间的误差最小,且残差信号对控制输入、外界扰动信号具有鲁棒性.应用线性矩阵不等式技术得到了此类系统鲁棒故障检测滤波器存在的充分条件.数值仿真表明所提方法是可行的.     

传感器饱和约束下线性系统的鲁棒故障检测

考虑传感器输出饱和约束条件,研究了一粪线性连续系统的鲁棒故障检测问题.在非零扰动情况下,提出了保证故障检测系统一致有界稳定性的充分条件.基于线性矩阵不等式(LMI)方法,给出H∞鲁棒故障检测滤波器的系统化设计方法.     

离散切换系统的H_/H∞故障检测滤波器设计

为解决离散时间线性切换系统的故障检测问题,设计了满足混合H_-/H_∞性能指标的鲁棒故障检测滤波器.首先,通过构造故障检测滤波器来得到残差,并且为提高故障检测的性能,使用加权H_∞性能指标和H_-性能指标表示残差对于扰动的鲁棒性以及对于故障的敏感性,进而将鲁棒故障检测滤波器的设计问题转化为混合H_-/H_∞性能指标下的多目标求解问题.接着,利用多Lyapunov函数方法和平均驻留时间技术,先得到了初步的滤波器设计结果,然后通过引入松弛变量的方法解除了Lyapunov矩阵和系统矩阵的耦合,得到了保守性较低的结果,并将其表示为线性矩阵不等式形式.最后,使用一个例子进行仿真,为其设计了故障检测滤波器的参数矩阵,并得到了残差评价函数的仿真图形.仿真结果表明,所设计的故障检测滤波器可以实现故障检测的功能.     

马尔可夫切换的汽车悬架系统的事件触发H_∞滤波

针对具有马尔可夫切换信道的两自由度(2-DOF)四分之一汽车悬架系统,研究了事件触发H_∞滤波问题.首先,信道切换由马尔可夫链控制;其次,考虑到事件触发的通信方案,由于有限的网络带宽,产生信号量化和随机丢包问题;然后,采用马尔可夫线性跳变系统模型来表示整个滤波网络系统.利用Lyapunov泛函和线性矩阵不等式方法将事件触发H_∞滤波问题转化为凸优化问题,从而设计了切换信道相关的滤波器,使得滤波误差系统在均方意义上是指数稳定的并达到期望的性能水平.最后,通过仿真实例验证了所提出的设计方法的有效性.     

带有时滞摄动切换系统的H∞渐近稳定性

探讨了带有时滞摄动的切换系统的H∞渐近稳定性问题.利用单Lyapunov函数方法和LM I技术,设计了使系统内部稳定和具有H∞性能的切换策略.仿真结果表明,所设计的切换策略正确、有效.     

具有不确定和时变时滞的离散切换系统的鲁棒H_∞可靠控制

针对执行器可能发生失效情形,研究一类具有不确定及时变时滞的离散切换系统鲁棒H∞可靠控制问题。假定每个单一的子系统都不能使系统实现鲁棒H∞可靠控制,利用多Lyapunov函数理论,得到切换状态反馈策略下问题可解的充分条件及相应的切换律、鲁棒H∞可靠切换控制器的设计方案。最后使用仿真算例以验证设计方法的有效性。     

一类线性系统可靠H∞控制

针对线性定常系统，采用连续增益故障模型，提出了考虑执行器故障的可靠H∞控制问题．通过对具有执行器故障线性定常系统的分析，利用LMI分别给出了次优可靠H∞控制器和最优可靠H∞控制器存在的充分条件．通过比较．进一步看出对系统进行最优可靠H∞控制器设计的必要性．     

通讯受限不确定网络化控制系统鲁棒H_∞滤波

针对一类通讯受限的不确定网络控制系统,结合切换Lyapunov函数和参数依赖Lya-punov函数方法,提出了一种基于模态切换构造的鲁棒H∞滤波器设计方法。通过引入两个附加的松弛矩阵使Lyapunov矩阵和系统矩阵分离,得到了一个新的具有更低保守性的鲁棒H∞性能判据,并基于该判据给出了系统的鲁棒H∞滤波器的设计方法。设计的滤波器不但保证闭环系统的二次稳定性,同时使误差系统的H∞范数小于一个给定的衰减水平γ。当将其应用于具有凸多面体不确定性的网络控制系统时可以得到与系统不确定性相关联的Lyapunov函数,有效降低了设计的保守性。数值算例验证了本文所提出的算法的有效性。     

欺骗攻击环境下带有传感器故障的大规模电网分布式状态估计

本文研究了欺骗攻击环境下带有传感器故障的大规模电网分布式状态估计问题.通过引入拓扑关系来描述分布式传感器节点之间的相互关系,使用随机Bernoulli序列描述欺骗攻击模型及其随机特性.基于Lyapunov方法证明了带有传感器故障的系统在遭受欺骗攻击环境下的均方稳定及H_∞稳定的充分条件,并基于LMI设计了满足H_∞性能指标的分布式状态估计器.最后通过数值仿真验证了所设计估计器的有效性.     

不确定奇异系统的时滞相关鲁棒H∞滤波器设计

为了设计出全阶的滤波器,同时使得滤波误差动态系统是正则的、无脉冲的,并且满足一定的H∞性能指标,研究了连续奇异系统的全阶H∞滤波器的设计问题.利用Lyapunov-Krasovskii泛函及二次型的积分不等式方法获得了滤波误差动态系统的H∞性能时滞相关的判据,给出了奇异系统的鲁棒H∞滤波器存在的时滞依赖的充分条件.最后的数值例子说明了该方法的有效性.