网络化控制系统故障检测技术的最新进展

1 引言(Introduction)
　　网络化控制系统(networked contr0l svstems， NCS)是指通过网络形成控制闭环的系统⋯.相比较于传统的控制系统结构，NCs可以减少系统布线、降低维护与诊断成本、提高系统的灵活性.这些突出的优点使得NCS受到人们越来越多的关注，比如自动控制领域的许多著名杂志都出版了关于 NCS的专刊[2~6】. 但是，NCS中网络的引入会带来一些问题：传感器发出的系统输出信号和控制器发出的系统控制命令要通过网络传送，由于网络带宽通常是有限的，因此可能会出现网络不能同时传输所有信息的情况，这就需要引入调度策略来解决;在数据传输过程中，由于网络的不确定性，传输的信息可能被延迟甚至丢失;此外，由于网络只能传输数字信号，传感器采集的数据需要经过量化才能通过网络进行传送，这又将导致量化误差的产生.

　　本文综述了Ncs故障检测技术的最新进展.故障检测是提高系统安全性和可靠性的一项重要技术，近3O年来得到了飞速的发展【 o].但是由于NCS中网络的引入所带来的以上各种问题，已有的故障检测方法已不能直接应用于现有的NCS，因此NCS故障检测的研究受到了人们越来越多的重视.值得注意的是，相比较于已有的NCS控制和稳定性分析方面的众多研究成果，NCS的故障检测研究还处于起步阶段. 图1为一典型的NCS结构图，假设其中被控对象的动态特性可以表示为以下连续模型【1】

　　其中，，分别表示系统的状态、输入及输出信息， d，.厂表示未知扰动和待检测的故障信息.矩阵， Bp，， Id) ，f，，B，，，，Fd，Ff为具有适当维数的已知矩阵.在本文中，假设故障检测系统和控制器同处于远程的中央监控站中，系统的传感器信号通过网络传送给中央监控站，然后中央监控站将产生的控制信号通过网络发送给执行器节点.

　　针对网络带来的各种问题，如时延、数据包丢失、量化误差和信息传输受限等问题，我们将分别介绍现有的各种故障检测策略.为了便于读者了解各类方法的基本思路，在每类方法中，我们在全面综述的基础上，会以部分文献的方法为例，进行较为具体的介绍.由于目前多数的NCS故障检测方法的出发点都是解决上述一个或者多个问题，因此，下面本文将以所针对NCS中问题的不同作为分类标准，来综述目前已有的各种故障检测方法.需要指出的是，由于篇幅限制，本文没有将传统时延系统的故障检测方法包括在内.

　　2存在网络诱导时延情况下NCS的故障
　　检测(Flault detection 0f NCS with netwofk— induced delay)

　　2.1问题背景及问题描述(Bac mund and prob— lem fl0mulatiOn1 由于网络的存在，传感器发送的数据要经过传感器一控制器链路才能到达控制器，这可能引入传感器一控制器时延。.而控制器发出的控制信号也要经过控制器一执行器链路才能到达执行器，这又可能带来控制器一执行器时延。.在传输中没有丢包发生并且控制律为时不变的情况下，这两部分时延可以合成为一个单一时延 = + 。【l，1 21.需要指