[發明專利]工業互聯系統的分散式故障檢測與容錯控制方法

有效

• 申請號: 202010511704.0
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111665820B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 周順;張日東
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明涉及一種工業互聯系統的分散式故障檢測與容錯控制方法。本發明首先建立子系統狀態模型，給定跟蹤誤差方程，設定子系統通信協議，即當跟蹤誤差超過設定閾值時子系統間才進行通信，以此來減少子系統之間的互聯影響。然后建立子系統狀態估計模型，如果估計誤差大于等于檢測閾值，則系統檢測到故障并發出警告，通過重新配置子系統的控制律以適應故障，以此達到系統穩定的目的。

技術領域

本發明屬于自動化技術領域，涉及一種工業互聯系統的分散式故障檢測與容錯控制方法

背景技術

隨著現代工業系統的規模不斷擴大，系統結構的不斷復雜化，越來越多的復雜系統都具有互聯的形式。對于復雜的工業系統而言，控制過程中存在大量的子系統間信息交換；傳統的集中式的控制方式常常會因為信息交互的程度太高導致系統的負荷太重，而系統的實時性、容錯性等也將受到影響，可靠性也會因此而下降。因此采用分散式控制方式是很有必要的。

工業互聯系統在長時間的運行下很可能出現故障，如果不能及時發現故障并解決故障，輕者造成產能降低，重者發生安全事故。因此研究一種分散式故障檢測與容錯控制方法對工業互聯系統而言是很有必要的。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種工業互聯系統的分散式故障檢測與容錯控制方法。

本發明首先建立子系統狀態模型，給定跟蹤誤差方程，設定子系統通信協議，即當跟蹤誤差超過設定閾值時子系統間才進行通信，以此來減少子系統之間的互聯影響。然后建立子系統狀態估計模型，如果估計誤差大于等于檢測閾值，則系統檢測到故障并發出警告，通過重新配置子系統的控制律以適應故障，以此達到系統穩定的目的。

本發明的方法步驟包括：

步驟1.建立子系統狀態模型及子系統間通信協議

1-1.建立第i(i＝1,2,...n)個子系統P_i的狀態模型為：

其中表示第i個子系統P_i的狀態向量，表示狀態向量x_i的第k個行向量x_ik的導數，表示狀態向量x_i的第m個行向量的導數，其中i＝1,2,...n，k＝1,2...,m-1。u_i表示子系統P_i的控制輸入，f_i(x_i)，g_i(x_i)為已知函數，表示第i個子系統P_i的局部動態。為未知函數，表示第i個子系統和第j個子系統之間的互連效應，且h_ia(x)表示第a個故障對子系統P_i動態的影響。t表示系統運行的時間，β(t-T_ia)表示在未知時刻T_ia發生的故障對應的時間分布。考慮每個子系統中可能出現多個故障，其中b_i表示子系統P_i中發生故障的總數；

1-2.將子系統P_i的狀態模型寫成矩陣形式

其中

假設子系統P_i的局部標稱模型為

表示子系統P_i在沒有故障和互聯條影響件下的狀態向量，表示其導數，為在沒有故障和互聯條影響件下已知函數，表示子系統P_i的局部動態。

其中