非线性系统H_∞模糊输出反馈容错控制

研究了一类含有执行器故障的非线性系统的H∞模糊输出反馈容错控制问题.采用T-S模糊模型对非线性系统进行建模,用模糊观测器重构系统状态.针对设计过程中的双线性矩阵不等式问题,采用相似变换法将其转化为线性矩阵不等式(LMI)问题.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出了H∞模糊输出反馈容错控制器存在的充分条件.通过求解由一组LMI所表示的凸优化问题可以得到次优H∞模糊反馈容错控制器.所设计的控制器可保证系统在故障时满足给定H∞性能约束下,使正常情况下的H∞性能最优.最后通过对小车倒立摆系统的仿真验证了该设计方法的有效性.     

基于广义内模控制的时滞系统主动容错控制设计

为了提高动态系统的可靠性,研究了多状态时滞系统的主动容错控制.给出了基于广义内模控制设计的容错控制器设计方法.该容错控制器由两部分构成,分别针对系统的性能和鲁棒性.只有当系统发生故障时,控制器中针对鲁棒性(容错性)的部分才会起作用,从而保证系统在没有故障时具有尽量好的性能,而当故障发生后具有客错功能.通过一个仿真算例,验证了方法的有效性.     

时滞不确定系统的鲁棒容错控制

研究了时滞不确定系统的鲁棒容错控制问题，就传感器失效故障和执行器失效故障两种情况，基于线性矩阵不等式(LMI)分别给出了有失效故障时闭环系统仍能渐近稳定的充分条件和控制器设计方法。该方法利用线性矩阵不等式可方便地得到容错控制器设计结果，避免了现有方法需要重复试验的过程。设计实例及仿真结果验证了该方法的有效性。     

一类非线性不确定时滞系统的鲁棒容错控制

基于Lyapunov稳定性理论,针对一类具有非线性不确定的时滞系统,提出了鲁棒容错控制器的设计方法.就传感器失效故障和执行器失效故障2种情况,在非线性不确定性满足增益有界条件下,通过求解线性矩阵不等式(LMI)分别给出了在正常情况下和有失效故障情况下闭环系统都能渐近稳定的充分条件和控制器设计方法.该方法利用LMI可方便地得到容错控制器设计结果.设计实例和仿真结果验证了该方法的有效性.     

不确定奇异系统的有限时间容错控制器设计

讨论了不确定线性奇异系统的有限时间容错控制问题.针对一类含有时变、范数有界参数不确定奇异系统,运用线性矩阵不等式方法(LMI),设计了鲁棒容错状态反馈控制律,使得当奇异系统执行器发生故障时,故障闭环系统仍然是正则、无脉冲,且保持有限时间状态稳定,给出了有限时间容错控制器存在的充分条件和设计方法,该方法通过解线性矩阵不等式即可得到容错控制器的设计结果.数值算例验证了该容错控制设计方法的有效性.     

基于LMI的鲁棒H∞容错动态输出反馈控制设计

针对线性不确定系统,研究了其执行器失效情况下鲁棒容错H∞动态输出反馈控制设计问题.基于连续型执行器故障模型,利用线性矩阵不等式(LMI)方法提出了线性不确定系统动态输出反馈H∞容错控制器存在的充分条件,给出了动态输出反馈H∞控制器的设计方法.所获得的控制器不仅能使故障系统鲁棒稳定,并且能达到给定的H∞性能指标.仿真实例证明了所提出设计方法的有效性.     

一种自适应容错H_∞控制方法

针对有执行器故障的连续时间线性时不变控制系统,结合自适应控制方法和线性矩阵不等式(LMI)技术研究系统的容错H∞控制问题.利用LMI得到一个定常控制增益并同时优化系统干扰抑制性能(H∞性能).在定常控制增益基础上加上自适应控制方程得到完整的状态反馈控制器,使得系统在执行器故障下稳定,并通过李亚普诺夫第二稳定性定理,证明所提出的自适应容错控制系统比定常增益容错控制系统具有更为优越的干扰抑制性能.最后给出一个数值例子来验证该方法的有效性和优越性.     

基于数据采样的混沌容错同步控制方法

针对含有故障的混沌系统,利用非线性系统Euler近似离散化方法,将采样控制系统转换为离散时间系统,并针对控制器容易出现的一类故障建立数学模型,设计故障观测器,进而给出了容错同步控制器的设计方法以及误差系统渐近稳定的充分条件,有效地实现两个混沌系统的同步.所设计的控制器增益可以通过Matlab提供的线性矩阵不等式(LMI)工具箱来求解.数值仿真实现了两个蔡氏电路的同步,并通过与文献算法的对比,验证了所设计采样同步控制器的有效性和容错能力.     

不确定奇异系统的有限时间容错控制器设计

讨论了不确定线性奇异系统的有限时间容错控制问题. 针对一类具有时变外部扰动的不确定奇异系统,运用线性矩阵不等式方法(LMI),设计了鲁棒容错状态反馈控制律,使得当奇异系统执行器发生故障时,故障闭环系统仍然是无脉冲的,且保持有限时间状态稳定,同时也给出了有限时间容错控制器存在的充分条件和设计方法,数值算例验证了该容错控制设计方法的有效性.     

一类不确定关联系统的分散保性能满意容错控制

针对一类具有参数不确定性和非线性关联方式的关联离散系统,研究了执行器发生故障时分散保性能状态反馈满意容错控制器的设计。在一个更一般和更实际的连续型执行器增益故障模型下,导出了分散控制器存在的条件,给出了一组分散保性能满意容错控制器的参数化表示。最后,通过建立和求解一个凸优化问题,给出了使得闭环性能指标上界最小化的最优分散保性能满意容错控制器的设计方法。仿真算例验证了方法的有效性。     

基于故障诊断观测器的非线性时滞时变奇异系统的容错控制

为了解决控制理论中的系统安全性与可靠性问题,考虑到时滞时变普遍存在于此类系统中,沿着故障诊断和容错控制解决问题的思路,针对基于故障诊断观测器的非线性时滞时变奇异系统的容错控制问题进行研究,构造了一种新型的故障诊断观测器,结合Lyapunov稳定性理论研究了故障诊断观测器的状态估计误差,构建了状态反馈的容错控制器,利用Schur补引理以及一些基本的控制理论得到了故障诊断观测器和容错控制器存在的线性矩阵不等式(LMI)的充分条件,确定了闭环系统的稳定并且符合所给定的性能指标。通过Matlab仿真实例验证了所提方法的简便性以及实用性。此方法很好地克服了系统中存在的非线性、扰动以及时滞时变问题。     

局部加权的LS-SVM大气数据组合导航故障检测

针对飞机惯性导航设备发生故障,原容错系统失效,而且一般最小二乘支持向量机(LSSVM)检测算法不能有效处理局部预测的问题,提出一种基于局部加权LS-SVM故障检测法。对LS-SVM进行局部加权处理,用局部加权LS-SVM回归预测滤波器新息,并重构检验统计量,结合ADS/GNSS组合系统进行仿真验证。仿真结果表明:在全局容错系统失效情况下,基于局部加权LS-SVM故障检测法具有良好的预测效果,减少了故障检测时间,降低了虚警率。     

传感器失效不确定中立型时滞系统的鲁棒容错控制

针对一类不确定中立型时滞系统,基于Lyapunov稳定性理论,利用线性矩阵不等式方法,讨论了该类时滞系统对传感器失效具有完整性的鲁棒容错控制器的设计问题.且该控制器存在的充分条件由线性矩阵不等式组的形式给出,可以通过求解一个线性矩阵不等式组获得鲁棒容错控制器.在该容错控制器作用下,可以保证系统对传感器故障不敏感.仿真结果表明了设计方法的有效性.     

一类线性离散切换系统的容错控制

文章研究了一类线性离散切换系统的容错控制问题;当执行器失效或部分失效时,利用Lyapunov函数法,建立了切换闭环系统混杂状态反馈容错控制器存在的充分条件;运用线性矩阵不等式将容错控制器设计问题转化为一组线性矩阵不等式的可行解问题,可借助Matlab中线性矩阵不等式工具箱求解;通过数值算例,验证所提出设计方法的有效性。     

不确定时滞线性离散系统的鲁棒容错控制

针对含有执行器失效故障的一类线性不确定时滞离散系统,研究了状态反馈鲁棒容错控制问题,其中参数的不确定性是范数有界的．基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法,设计了一种有记忆的状态反馈控制器,使得闭环系统在所有可能的执行器失效故障情况下均是渐近稳定的．给出了该系统对执行器失效具有完整性的一个LMI充分条件,并利用MA...     

基于约束软化的满意容错控制-输出反馈情形

现有的满意容错控制成果难以处理非凸非线性约束,无法用于在线重构容错控制器设计,针对一类离散系统的传感器故障,研究容错系统具有上述特性的闭环区域极点指标、二次型保性能指标和控制输入等约束的满意容错控制问题.借鉴预测控制对多种约束的软化处理策略,利用被控输出反馈控制结构和在线非线性优化技术,给出一种根据故障估计信息进行递推控制的主动满意容错控制器的数值化设计算法,并分析闭环容错系统的稳定性.据此设计的满意容错控制器可使闭环容错系统在保证稳定性和控制输入约束条件下具有满意的优化性能.仿真算例验证文中设计算法的有效性.     

A Delay System Approach to Fault Detection Filter of Networked Control Systems

In this paper,the fault detection filter(FDF) design problem for networked control systems(NCSs) with both network-induced delay and data dropout is studied.Based on a new NCSs model proposed recently,an observer-based filter is introduced to be the residual generator and formulated as an H∞-optimization problem for systems with two successive delay components.By applying Lyapunov-Krasovskii approach,a new sufficient condition on stability and H∞ performance is derived for systems with two successive delay ...     

基于故障估计的无人车容错控制方法

考虑转向控制系统故障和未知干扰同时作用对无人车辆路径跟踪效果的影响,为提高无人车辆控制系统的可靠性,设计了一种无人车路径跟踪容错控制方法. 对转向控制系统输入性故障进行分析,结合未知干扰情况定义了名义故障并建立相应的数学模型. 利用高阶滑模观测器构造名义故障微分方程,并利用自适应容积卡尔曼滤波设计了车辆质心侧偏角和名义故障估计方法,从而为无人车容错控制提供可靠信息源. 基于滑模控制理论设计了无人车路径跟踪容错控制器并证明了其收敛性. 联合仿真和硬件在环试验结果表明,所提出的估计方法能够得到精确可靠的质心侧偏角和名义故障估计结果,且与无容错控制相比,所设计的路径跟踪容错控制器在面对故障和干扰时能够明显地提高车辆的控制性能,并同时保证车辆的路径跟踪能力及其自身的稳定性.