1、網(wǎng)絡控制系統(tǒng)（Networked Control Systems, NCSs）是將傳感器、執(zhí)行器和控制器等單元通過網(wǎng)絡連接起來的分布式控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡系統(tǒng)因為有很多優(yōu)點，如減少成本、減輕重量、降低能耗、易于安裝和維護、安全性高等，被廣泛應用于各個領(lǐng)域。但是引入網(wǎng)絡會導致諸如時延、丟包、時變采樣間隔、傳輸受限和量化誤差等問題，這些都會嚴重降低系統(tǒng)的性能甚至導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此，對網(wǎng)絡控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、控制器設計、故障檢測及容錯控制具有十分

2、重大的理論和實踐意義。
　　相比于網(wǎng)絡控制系統(tǒng)時延、丟包、傳輸受限和量化誤差方面所取得的豐富成果，對時變采樣間隔的研究結(jié)果還比較少。特別，研究時變采樣間隔網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的故障檢測和容錯控制基本上是一個空白領(lǐng)域。因此，本文研究了時變采樣間隔網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的建模、穩(wěn)定性分析、控制器設計，故障檢測及容錯控制問題。主要工作和貢獻如下：
　　總結(jié)了網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中以往有關(guān)采樣間隔的研究工作，包括網(wǎng)絡節(jié)點驅(qū)動方式、采樣間隔選取方法，采樣間隔對

3、系統(tǒng)性能的影響、建模方法和研究方向等，同時指出了尚需要繼續(xù)研究的問題。
　　提出了同時描述時變采樣間隔和時變時延的新模型。針對網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中存在的有界、未知、時變的采樣間隔和時延，利用矩陣 Jordan分解與變換，將采樣間隔和時延的不確定性轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的不確定性，建立了凸多面體描述的離散時間不確定性系統(tǒng)模型。利用離散時間多面體不確定系統(tǒng)的凸性，即在凸多面體頂點進行的設計和求解，所得結(jié)果對整個多面體系統(tǒng)都是合適的，對時變采樣間

4、隔網(wǎng)絡控制系統(tǒng)進行研究。
　　基于Lyapunov穩(wěn)定性定理，有界實引理和線性矩陣不等式(LMIs)方法，分別設計了參數(shù)依賴和參數(shù)不依賴的狀態(tài)反饋控制器，保性能狀態(tài)反饋控制器及動態(tài)輸出反饋控制器，給出了時變采樣間隔網(wǎng)絡控制系統(tǒng)保持漸近穩(wěn)定的充分條件。利用最優(yōu)控制理論的常用H2范數(shù)和H∞范數(shù)性能指標，考慮系統(tǒng)中的噪聲干擾，提出滿足混合魯棒H2/H∞性能的控制器設計方法。分別設計了滿足混合魯棒H2/H∞性能的參數(shù)依賴和參數(shù)不依賴的狀態(tài)

5、反饋和動態(tài)輸出反饋控制器。控制器參數(shù)通過求解以LMIs為約束條件的凸優(yōu)化問題得到。數(shù)值仿真驗證了控制器設計的有效性，同時也對參數(shù)依賴和參數(shù)不依賴設計結(jié)果的保守性進行了比較。
　　設計了魯棒H∞故障檢測濾波器，將故障檢測問題設計歸結(jié)為H∞魯棒濾波問題，利用Lyapunov穩(wěn)定性定理和LMIs方法，給出了濾波器存在的充分條件及其具體參數(shù)的表達式。同時設計了滿足混合 H∞/H－性能的故障觀測器，對有限頻率范圍的故障進行檢測。利用廣義KY

6、P引理和有界實引理，將H∞/H－性能指標優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為以LMIs為約束條件的凸優(yōu)化問題。對兩種不同的故障檢測器，設計相同的檢測閾值、殘差評價函數(shù)和故障判斷邏輯。通過數(shù)值仿真，驗證了所提方法的有效性并分析兩種方法的優(yōu)缺點。
　　考慮可能發(fā)生的執(zhí)行器故障，分兩步設計了主動容錯控制器。首先設計了觀測器對系統(tǒng)的故障進行估計。接著，利用估計故障來實時調(diào)整控制律，分別設計了基于狀態(tài)反饋和基于動態(tài)輸出反饋的魯棒容錯控制器。應用Lyapunov穩(wěn)