奇异时滞系统的鲁棒故障检测和分离观测器

讨论了一类不确定奇异时滞系统的鲁棒故障检测和分离观测器(RDO)设计问题,设计所有的观测器使得它们的冗余信号对非故障因素具有鲁棒性,并设计每个观测器使其冗余信号对一组特定的故障不敏感而对其余故障敏感。给出了RDO存在的充分条件及有效的设计算法,并讨论了故障集合不同划分的RDO设计之间的关系,最后给出一具体算例来说明该方法的有效性。     

基于LMI的H_/H∞故障检测观测器设计

考虑未知输入信号的影响,研究了线性系统鲁棒故障检测观测器的设计问题。利用描述残差对故障灵敏度的H_指数和表示残差对未知输入鲁棒性的H∞范数,将鲁棒故障检测观测器的设计问题描述为基于H_/H∞的优化设计问题。利用线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)理论,给出故障检测观测器的存在条件,提出一种新的迭代LMI算法求解最优观测器增益。仿真结果表明,利用这种方法设计的故障检测观测器对故障的灵敏度高,对未知输入的鲁棒性强。     

基于RBF神经网络的鲁棒滑模观测器设计

针对非线性不确定性系统,提出一种鲁棒滑模观测器。所提出的鲁棒滑模观测器通过滑模与相应的控制策略来实现。设计参数的选取不需要求解大量方程,同时能保证对系统的非线性不确定性具有鲁棒性,系统中不确定性的上界值采用RBF神经网络进行自适应学习。通过设计滑模,可以调整观测器跟踪系统状态的收敛速度,使状态估计达到预期的指标。仿真结果验证了提出方法的有效性。     

不确定网络化控制系统鲁棒故障检测

针对一类具有未知输入和模型不确定性的网络化控制系统,基于H_∞滤波器研究了系统的鲁棒故障检测问题.利用输入时滞方法,将含有网络传输时滞和数据丢包的不确定网络化控制系统建模成一类具有双加性状态时滞项的连续系统.采用Lyapunov-Krasovskii泛函方法分析了新系统的H_∞性能,并将所得结果应用于原系统鲁棒故障检测滤波器的设计,得到了滤波器存在的时滞依赖条件.最后,通过仿真验证了该方法的有效性.     

基于LMI的不确定系统鲁棒故障检测观测器设计

针对系统模型同时具有未知输入扰动和模型不确定性,提出了一种鲁棒故障检测观测器的设计方法。在不考虑系统模型误差的情况下,为降低设计的保守性,利用描述残差对故障灵敏度的H-指数和表示残差对未知输入鲁棒性的H∞范数以及一种新的迭代线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)算法解决H∞/H-的优化问题,设计了参考残差模型和自适应门限,并将观测器设计转化为LMI表述的标准H∞模型匹配问题,减小故障检测过程中误报、漏报率。仿真结果表明,设计的故障检测观测器对故障的灵敏度高,对不确定因素的鲁棒性强。     

基于观测器的线性不确定系统控制器设计新方法

在实际应用中,大多控制系统均存在各种不确定性和扰动。针对这类系统的鲁棒控制方法,如综合μ、 H∞控制、保成本控制、变结构控制等近年来得到了深入的研究。但在已有的方法中,为了确保较强的鲁棒性, 通常要以降低系统性能为代价,且通常需要预先给出不确定/扰动项的边界估计值。本文针对线性不确定性 系统提出了一种新的控制器设计方法,整个设计分两步完成:首先基于给定的标称模型给出高性能的控制器, 然后利用状态观测器获得用以补偿不确定/扰动的控制输入项。仿真实例表明,新的控制方法不仅具有较好 的鲁棒性,而且相对于保成本控制具有更高的性能。尤其是当预先给定的不确定/扰动项的边界远超出实际 值时,采用本文方法,系统性能十分接近最优值,而利用保成本控制方法,系统性能与最优值相去甚远。     

不确定多变量线性系统的快速收敛滑模控制

讨论了一类不确定多变量线性系统滑模变结构控制的快速收敛问题,提出一种指数型快速终端滑模变结构控制方案。通过非奇异线性变换将不确定系统化为简约标准型,而后设计了非线性指数型快速终端滑模超曲面,给出了滑模面参数矩阵的选择方法。在此基础上设计了变结构控制律,使系统状态在有限时间内到达滑模面上,随后保持在滑模面上并按指数型终端滑模的规律运动,在有限时间内收敛到平衡点。与普通的快速终端滑模相比,系统状态能以更短的时间到达平衡点。该方法具有全局稳定性和鲁棒性,仿真结果证明其有效性。     

基于奇异值分解的鲁棒滑模观测器设计与仿真

在Edwards滑模观测器设计思想的基础上,提出具有未知输入干扰的鲁棒滑模观测器设计方法,采用奇异值分解技术,设计鲁棒滑模观测器以及优化滑模策略,给出严格论证,保证对系统不确定性以及外界干扰具有鲁棒性:采用Lyapunov函数作为稳定观测器的判别条件,使设计的观测器一致收敛,状态估计达到预期的指标:通过VTOL直升飞机的动态数学模型仿真示例验证了研究方法的有效性,并与一般的Luenberger观测器进行比较,证明设计的滑模观测器具有很好的跟踪性,以及对未知输入扰动良好的鲁棒性.     

振动二阶线性系统的鲁棒特征结构配置设计及其仿真

考虑了振动二阶线性系统的鲁棒特征结构配置设计问题。基于振动矩阵方程的参数化解,提出了振动二阶线性系统的状态反馈特征结构配置设计参数化方法。该参数化方法给出了状态反馈控制律的参数化表达式,其所含参数向量为控制系统设计提供了全部自由度。利用该参数化法提供的自由度,给出了振动二阶线性系统鲁棒特征结构配置问题的优化求解方法,其中优化的是衡量系统鲁棒性的灵敏度指标。数值算例及其仿真结果表明,所提振动二阶线性系统的状态反馈特征结构配置算法和鲁棒特征结构配置算法简单且有效,便于工程应用。     

振动二阶线性系统的鲁棒极点配置设计及其仿真分析

研究了振动二阶线性系统的鲁棒极点配置设计问题.基于矩阵方程参数化解提供的自由度,给出了能使闭环振动二阶线性系统具有希望极点的所有状态反馈控制律的参数化表达式.利用状太反馈控制律的参数化表达式,将衡量系统鲁棒性的误差指标参数化,从而鲁棒极点配置问题就转化为误差指标的最小化问题.给出了求解该振动二阶线性系统的鲁棒极点配置设计算法,该算法不包含"返回"过程,故便于工程应用.数值算例及其仿真结果表明该算法的简单及有效性.     

线性不确定系统的鲁棒容错H∞控制设计

研究了线性不确定系统的鲁棒容错H∞控制问题.当系统既有状态滞后,又有控制输入滞后,而且状态和控制输入的不确定项均满足匹配条件时,运用线性矩阵不等式(LMI)方法,提出了一种针对不确定系统的鲁棒容错反馈控制设计方法.利用该方法设计的闭环系统,不仅在传感器发生故障时具有完整性,而且对于系统的参数不确定性具有鲁棒性.以设计实例及仿真结果验证了这种方法的有效性.     

基于高增益滑模观测器的非线性系统执行器鲁棒故障检测

针对一类含有未知干扰的不确定仿射非线性系统,讨论了一种基于高增益滑模观测器的执行器鲁棒检测方法。首先采用全局微分同胚变换,将非线性系统变换为一完全能观规范型;然后基于变换后含有Lipschitz项的非线性系统,设计了高增益滑模观测器,给出了观测器增益计算方法,并运用Lyapunov稳定性理论证明了观测器状态偏差的收敛条件,设计了滑模控制项来抑制干扰,并求解证明了滑模运动的收敛条件,以使设计的观测器具有鲁棒性;最后,对某三阶非线性电机模型进行仿真研究,验证了所提方法的有效性。     

Delay-independent robust guaranteed-cost control for uncertain linear neutral systems

This article concerns the delay-independent guaranteed-cost control problem via memoryless state feedback for a class of neutral-type systems with structural uncertainty and a given quadratic cost function. New delay-independent conditions for the existence of the guaranteed-cost controller are presented in the term of LMIs. An algorithm involving optimization is proposed to design a controller achieving an optimal guaranteed-cost, such that, the system can be stabilized for all admissible uncertainties. A numerical example is provided to illustrate the feasibility of the proposed method.     

Iterative learning based fault diagnosis for discrete linear uncertain systems

In order to detect and estimate faults in discrete lin-ear time-varying uncertain systems, the discrete iterative learning strategy is applied in fault diagnosis, and a novel fault detection and estimation algorithm is proposed. And the threshold limited technology is adopted in the proposed algorithm. Within the chosen optimal time region, residual signals are used in the proposed algorithm to correct the introduced virtual faults with iterative learning rules, making the virtual faults close to these occurred in practical systems. And the same method is repeated in the rest optimal time regions, thereby reaching the aim of fault diagnosis. The proposed algorithm not only completes fault detection and estimation for discrete linear time-varying uncertain systems, but also improves the reliability of fault detection and decreases the false alarm rate. The final simulation results verify the validity of the proposed algorithm.     

Robust fault detection and diagnosis for uncertain nonlinear systems

This paper considers robust fault detection and diagnosis for input uncertain nonlinear systems. It proposes a multi-objective fault detection criterion so that the fault residual is sensitive to the fault but insensitive to the uncertainty as much as possible. Then the paper solves the proposed criterion by maximizing the smallest singular value of the transformation from faults to fault detection residuals while minimizing the largest singular value of the transformation from input uncertainty to the fault detection residuals. This method is applied to an aircraft which has a fault in the left elevator or rudder. The simulation results show the proposed method can detect the control surface failures rapidly and efficiently.     

不确定二阶动力学系统的鲁棒特征结构配置设计

考虑了一类具有参数摄动的二阶动力学系统通过比例加微分反馈控制的鲁棒特征结构配置设计问题。首先利用定常二阶动力学系统的比例加微分反馈特征结构配置参数化方法提供的自由度,将鲁棒特征结构配置问题转化为具有约束条件的优化问题。在此基础上,给出了求解该优化问题的算法,即鲁棒特征结构配置算法。数值例子及仿真结果表明,该算法对参数摄动二阶动力学系统鲁棒性设计的简单及有效性。     

一类不确定混合线性时滞系统鲁棒控制问题研究

讨论了一类不确定混合线性时滞系统在其Markov跳跃参数所处模态非精确可测得情况下的鲁棒控制问题。给出了非匹配条件下系统不确定部分范数上界已知时,使系统呈均方意义下指数稳定的保代价控制充分条件。并根据混合系统模式下的LaSalle稳定性定理,对匹配条件下系统不确定部分的未知范数上界给出了一种参数自适应估计方法,设计了相应的鲁棒自适应控制律以实现混合线性时滞系统以概率1渐近稳定。鲁棒自适应控制律的设计仅依赖于跳跃参数的非精确测量值。