《高速採樣網路系統故障檢測與濾波的統一方法》是依託鄭州大學，由張端金擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高速採樣網路系統故障檢測與濾波的統一方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張端金
- 依託單位：鄭州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著信息與通信技術的發展，網路套用更加廣泛，網路的故障檢測與濾波問題引起人們的普遍關注。然而現有的基於移位運算元的故障檢測與濾波方法，在高速採樣時將導致病態條件問題，使系統性能下降。Delta 運算元作為一種新的離散化方法，可有效克服上述問題，而且當採樣周期趨近於零時，Delta 運算元離散化模型趨近於原來的連續模型，可將連續與離散網路系統的故障檢測與濾波納入Delta運算元統一框架。本項目開展基於Delta運算元的網路系統建模、故障檢測與濾波的統一方法。考慮網路延時、數據包丟失、通信傳輸受限條件下複雜網路系統的建模方法；給出具有隨機時延和數據包丟失的網路系統故障檢測與性能分析；研究帶有時延和數據包丟失的網路系統魯棒濾波方法；研究多種約束條件下系統故障檢測與濾波的相容性求解與性能分析問題。項目的研究成果可為網路系統故障檢測與濾波提供一種新的方法，在提高網路系統的可靠性和安全性方面具有重要的套用前景。
結題摘要
網路系統故障檢測與濾波是信號處理與控制交叉學科領域的前沿課題之一。本結題項目基於Delta運算元模型，將連續與離散網路系統故障檢測與濾波納入統一框架，提出了多種約束條件下(網路誘導時延、數據包丟失、通信受限、參數不確定性)高速採樣網路系統建模、故障檢測與濾波的統一方法。結題報告的主要研究工作總結如下： 1)研究了Delta運算元描述時延網路系統故障檢測問題，建立具有不確定時延和數據包丟失的系統模型，得到穩定性條件。利用切換系統方法，提出存在時變時延和雙邊數據包丟失的系統具有指數均方穩定性和H-infinity性能的充分條件，與現有的移位運算元模型相比，Delta運算元方法具有更好的檢測性能。採用李雅普諾夫穩定性理論，提出了時變時延不確定網路系統漸近穩定的充分條件，給出魯棒濾波器的參數化表示。 2)建立了含有數據包丟失的Delta運算元系統模型，得到基於觀測器的故障檢測濾波器設計方法，提出了具有數據包丟失和隨機時延的網路系統隨機穩定的充分條件。利用通信序列方法和馬爾可夫鏈建立模型，提出了數據包丟失和通信受限條件下網路系統濾波方法，基於線性矩陣不等式，得到了系統隨機穩定條件，給出H-infinity濾波器的顯式表達。仿真結果表明該方法的有效性。 3)採用馬爾可夫跳變模型，提出了具有隨機時延和隨機數據包丟失的網路系統故障檢測方法，分析系統穩定性和H-infinity性能。考慮雙通道數據包丟失由兩個相互獨立的伯努利隨機變數描述，基於平均駐留時間方法，提出了不確定網路系統指數均方穩定的充分條件，設計的濾波器可有效檢測出故障。另外，提出了具有雙通道數據包丟失和混合隨機時延的濾波誤差系統隨機穩定且滿足H-infinity性能的充分條件，給出濾波器的設計方法。 4)研究了具有通信受限、時延和數據包丟失的不確定Delta運算元系統H-infinity故障檢測問題，構造新的殘差評價函式，分析系統的魯棒性能，得到觀測器參數的最優解。採用通信序列構建不確定系統模型，提出通信受限條件下濾波誤差系統漸近穩定的充分條件，設計的魯棒濾波器可獲得更好的濾波效果。此外給出具有通信受限和隨機時延的網路系統H-infinity濾波算法。 本項目的研究成果提供了一類故障檢測與濾波的新方法，在提高網路系統的安全性與可靠性方面具有重要的科學意義和套用前景。
