概率依赖网络系统随机容错设计：时延与故障概率的稳定性分析

本文主要探讨的是"一类概率依赖的随机网络系统的随机容错设计"，针对网络控制系统中普遍存在的传感器失效、执行器失效以及网络时延的不确定性问题。网络控制系统，如Networked Control Systems (NSs)，通过网络连接取代传统一对一的控制方式，是一种融合通信网络与控制功能的分布式系统，其稳定性受到通信网络数据传输质量的影响，尤其是在存在故障时，容错能力对于保障系统正常运行至关重要。 研究者们已经认识到网络控制系统容错控制的重要性，特别是当系统面临随机时延、传感器故障和执行器故障等情况时。作者参考了文献[3-12]，其中文献[3]研究了随机时延网络控制系统中的神经网络自适应容错控制策略，而文献[4-5]则聚焦于一类概率依赖的随机网络系统，即在系统模型中引入了独立的伯努利随机变量序列，用作传感器和执行器故障的开关矩阵，并且将时延的变化区间划分为两个区间，引入伯努利随机变量的概率分布到系统矩阵中，构建了一个随机化的网络化控制系统模型。 文章的核心内容围绕着在这样的系统背景下，如何设计随机容错控制方案。作者利用Lyapunov稳定性理论，结合线性矩阵不等式技术，探讨了确保系统均方指数稳定的条件。这个条件不仅考虑了网络时延的上界和下界，而且还考虑到了时延的概率分布特性。这意味着容错设计不仅要考虑最坏情况下的性能，还要充分考虑实际时延的随机性对其性能的影响。 通过具体数值实例，作者验证了提出的理论条件的有效性，证明了这种随机容错设计方法能够在处理网络控制系统中各种随机故障情况下保持系统的稳定性和可靠性。这项研究对于提升网络控制系统的鲁棒性和安全性具有重要的理论价值和实践指导意义，为网络控制系统的设计提供了新的思考角度和方法论。