随着计算机网络技术的广泛应用,对控制系统理论和应用也带来了新的机遇和挑战,同时也带来了新的研究机遇和发展空间。网络控制系统就是在这种环境下而出现的。在这样的控制系统中,检测、控制、协调等各种信号均可通过公用数据网络进行传输,而估计、控制和诊断等功能也可以在不同的网络节点中分布执行。这种分布式控制系统取代集中式和集散式控制系统简单、快捷、连线减少、可靠性提高、容易实现信息共享、易于维护和扩展、降低费用等优点,所以已被应用于工程实际。但是,这种大系统也具有明显的缺点和急待解决的问题:各种通信协议没有统一;和广泛采用的TCP/IP协议不兼容;网络诱导时延;数据包丢失和多通道传输等。这些问题的存在,大大的影响了系统的稳定和控制性能,使资源的利用率降低。 本文的内容如下: 第一章介绍了网络控制系统出现的背景和研究内容,综述了网络控制系统的研究现状,分别从网络的角度和控制角度对网络控制系统的研究进行了讨论。重点从控制的角度来谈。本章还阶绍了控制系统故障检测的含义及方法。 第二章对具有时延的网络控制系统建立了数学模型,设计了鲁棒观测器,通过分析残差的上界对执行器的失效情况进行诊断,并给出了仿真结果。 第三章在考虑噪声、控制器动态及输出反馈的情况下,建立了单包传输和多包传输的数学模型,对具有数据包丢失的网络控制系统提出了统一的建模方法,并建立了数学模型。对具有数据包丢失的网络控制系统在建模的基础上用Z变换处理延时,用等价关系产生残差,从而对网络控制系统的控制故障进行诊断,并给出了仿真结果。 第四章对具有多通道的长时延的网络控制系统提出了设计方案,通过把多个相似的控制器应用于一个确定系统,使所得的通过网络传输通道组成的闭环控制系统具有鲁棒性。仿真结果表明其方案的可行性。 结束语部分对网络控制系统的故障检测进行了总结,并对今后的研究提出了几点建议。