[发明专利]工业互联系统的分散式故障检测与容错控制方法

说明书

本发明涉及一种工业互联系统的分散式故障检测与容错控制方法。本发明首先建立子系统状态模型，给定跟踪误差方程，设定子系统通信协议，即当跟踪误差超过设定阈值时子系统间才进行通信，以此来减少子系统之间的互联影响。然后建立子系统状态估计模型，如果估计误差大于等于检测阈值，则系统检测到故障并发出警告，通过重新配置子系统的控制律以适应故障，以此达到系统稳定的目的。

技术领域

本发明属于自动化技术领域，涉及一种工业互联系统的分散式故障检测与容错控制方法

背景技术

随着现代工业系统的规模不断扩大，系统结构的不断复杂化，越来越多的复杂系统都具有互联的形式。对于复杂的工业系统而言，控制过程中存在大量的子系统间信息交换；传统的集中式的控制方式常常会因为信息交互的程度太高导致系统的负荷太重，而系统的实时性、容错性等也将受到影响，可靠性也会因此而下降。因此采用分散式控制方式是很有必要的。

工业互联系统在长时间的运行下很可能出现故障，如果不能及时发现故障并解决故障，轻者造成产能降低，重者发生安全事故。因此研究一种分散式故障检测与容错控制方法对工业互联系统而言是很有必要的。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种工业互联系统的分散式故障检测与容错控制方法。

本发明首先建立子系统状态模型，给定跟踪误差方程，设定子系统通信协议，即当跟踪误差超过设定阈值时子系统间才进行通信，以此来减少子系统之间的互联影响。然后建立子系统状态估计模型，如果估计误差大于等于检测阈值，则系统检测到故障并发出警告，通过重新配置子系统的控制律以适应故障，以此达到系统稳定的目的。

本发明的方法步骤包括：

步骤1.建立子系统状态模型及子系统间通信协议

1-1.建立第i(i＝1,2,...n)个子系统P_i的状态模型为：

其中表示第i个子系统P_i的状态向量，表示状态向量x_i的第k个行向量x_ik的导数，表示状态向量x_i的第m个行向量的导数，其中i＝1,2,...n，k＝1,2...,m-1。u_i表示子系统P_i的控制输入，f_i(x_i)，g_i(x_i)为已知函数，表示第i个子系统P_i的局部动态。为未知函数，表示第i个子系统和第j个子系统之间的互连效应，且h_ia(x)表示第a个故障对子系统P_i动态的影响。t表示系统运行的时间，β(t-T_ia)表示在未知时刻T_ia发生的故障对应的时间分布。考虑每个子系统中可能出现多个故障，其中b_i表示子系统P_i中发生故障的总数；

1-2.将子系统P_i的状态模型写成矩阵形式

其中

假设子系统P_i的局部标称模型为

表示子系统P_i在没有故障和互联条影响件下的状态向量，表示其导数，为在没有故障和互联条影响件下已知函数，表示子系统P_i的局部动态。

其中