两类故障的鲁棒容错控制

为提高系统可靠性,改善系统故障情况下的容错控制效果,推导出系统传感器和执行器两类故障的统一数学模型,同时考虑控制对象的不确定性,基于Lyapunov渐近稳定性理论和Riccati方程研究鲁棒容错控制器设计方法,设计基于状态观测器的船舶航向/横摇鲁棒容错控制器,并对其进行仿真检验.结果证实了该方法的有效性.     

不确定离散时滞系统的鲁棒完整性设计

研究了离散时滞系统的完整性设计问题，提出了一种基于Lyapunov方程的对传感器失效故障具有完整性的容错控制器设计方法，进而讨论了参数不确定离散时滞系统的鲁棒容错控制问题，给出了鲁棒容错控制器的设计步骤，并讨论了执行器失效的情况，最后用一个设计示例及其仿真结果验证了这种方法的有效性。     

不确定非线性系统的容错控制

利用H∞鲁棒控制的成果,对一类线性不确定系统提出了一种新的鲁棒容错控制器设计方法·当传感器和执行器在指定子集内发生故障且存在对象扰动和测量噪声情况下,不确定性具有范数有界时,通过构造确定性的辅助系统,求解HamiltonJacobi不等式的正定解,设计了容错鲁棒控制器·该控制器对传感器和执行器故障具有完整性,对扰动和不确定性具有鲁棒性,确保了闭环系统渐近稳定和H∞性能·结果表明该方法为解决一类线性不确定性系统的容错控制问题提供了一条新的途径     

一类多平衡态非线性系统的动态输出反馈鲁棒容错控制

针对一类多平衡态非线性系统,考虑系统具有范数有界时变参数不确定性,存在执行器故障时的绝对稳定控制问题.对于Lur’e型多平衡态非线性系统,基于将Leonov的频域判据转化为H∞次优问题,考虑系统具有范数有界时变参数不确定性,且系统的执行器出现故障时,采用动态输出反馈控制,给出系统鲁棒容错控制器存在性问题的判据,进一步给出了基于LM I(线性矩阵不等式)的鲁棒控制器的设计方法.仿真表明了该方法的有效性.     

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.     

线性不确定系统的容错控制

利用H∞鲁棒控制的成果,对一类线性不确定系统提出了一种新的鲁棒容错控制器设计方法·当传感器和执行器在指定子集内发生故障且存在对象扰动和测量噪声情况下,不确定性具有范数有界时,通过构造确定性的辅助系统,求解HamiltonJacobi不等式(HJIs)的正定解,设计了容错鲁棒控制器·该控制器对传感器和执行器故障具有完整性,对扰动和不确定性具有鲁棒性,确保了闭环系统渐近稳定和H∞性能·结果表明该方法为解决一类线性不确定性系统的容错控制问题提供了一条新的途径·     

一类线性串联不确定系统的鲁棒容错控制

研究了具有串联结构的线性不确定系统的鲁棒容错控制问题．针对执行器失效故障，证明了对于两级串联结构的线性系统，可分别设计两个单级状态反馈容错控制器，通过求解两个Riccati不等式，得到整个系统的容错控制器．用该方法设计的闭环系统，在执行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．     

网络控制系统的鲁棒H_∞容错控制器设计

研究了一类网络控制系统(NCS)的鲁棒H∞容错控制器设计问题.基于一类包含网络时延和数据包丢失的网络控制系统模型,考虑了更实际、更一般的执行器部分失效情况.然后利用Lyapunov Krasovskii泛函方法,通过引入一个积分不等式,得到了此类系统的H∞鲁棒稳定性条件并且采用锥补线性化算法给出了此类系统的鲁棒H∞容错控制器的设计方法.最后,数例仿真结果表明,对于任意容许的不确定性以及执行器的故障,所设计的控制器能使系统鲁棒渐近稳定,且具有H∞范数界.     

具有状态和控制滞后的不确定系统的鲁棒容错控制

研究了一类具有状态和控制滞后的不确定线性系统的鲁棒容错控制问题,考虑传感器和执行器两种失效情况,基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ渐近稳定性理论讨论了不确定时滞系统在故障情形下的鲁棒镇定问题,给出了闭环系统具有鲁棒容错特性的充分条件,通过构造辅助的代数Ｒｉｃｃａｔｉ方程给出了控制器的设计方法,仿真算例表明了该设计方法是可行的。     

不确定广义系统鲁棒容错控制

针对一类不确定性广义系统,运用线性矩阵不等式方法,给出了一种鲁棒容错控制器设计方法。利用该方法设计的闭环系统,对执行器发生故障具有完整性,而且对所有的容许的参数不确定性具有鲁棒性。最后用一个数值例子验证了该设计方法的有效性。     

基于观测器的时滞系统的容错控制

对于鲁棒容错控制所能容忍的多个执行器或传感器故障Ωa{1,2,…,m}和Ωs{1,2,…,q},即对于易于失效的传感器和执行器可选择的子集,基于观测器提出了时滞系统容错控制的新方法,即具有时间延迟的容错观测器的设计方法.容错观测器的设计方法是通过分析加入观测误差的扩展系统来设计K,L和Kd,同时针对正常情况和控制通道失效情况,最后转化为解LMI,使得闭环系统渐近稳定.     

一类不确定时延状态反馈网络化系统鲁棒稳定性

考虑控制器和执行器事件驱动、传感器时钟驱动、恒定周期采样和不大于一个采样周期的不确定时延,将有控制约束的状态反馈网络控制系统建模为含有不确定性的离散时变系统.利用Lyapunov理论和线性矩阵不等式方法,导出系统鲁棒稳定的充要条件.利用Matlab LMI工具箱求解该条件,可在判定该类系统稳定性的同时,获得系统鲁棒控制律.仿真算例说明了分析方法和稳定判据的有效性.     

基于输出反馈的网络化控制系统鲁棒容错控制

研究一类具有时延不确定性网络化控制系统的鲁棒容错控制问题.基于网络化控制系统时延模型,应用Lyapunov稳定性理论和LMI方法,采用输出反馈控制策略,推证出保证闭环网络化控制系统在执行器或传感器发生失效故障时仍渐进稳定的的充分条件,给出容错控制器的设计方法,最后以仿真算例得到系统零状态响应曲线,分析曲线所得结论说明此方法的可行性和有效性.     

一类不确定非线性切换系统的鲁棒容错控制

利用共同Lyapunov函数技术,研究了一类含有结构参数不确定性和未知非线性扰动的非线性切换系统的鲁棒容错控制问题·给出了各个子系统的状态反馈控制器的设计,使得闭环系统对于结构参数不确定性和未知非线性扰动具有鲁棒性,并且在任意切换下保证闭环系统是全局渐近稳定的·同时当系统的执行器失效时,通过预先给定的失效集,使得闭环系统对于所有发生在给定失效集的执行器失效,在任意切换下是全局渐近稳定的·最后用具体的例子验证了本文设计方法的可行性和有效性·     

MIMO多输入输出网络控制系统的容错控制

针对被控对象为具有不确定因素的多输入多输出网络控制系统,设传感器与控制器均为时间驱动,执行器为事件驱动,网络诱导时延小于采样周期,将未能成功传输数据的传感器节点视为暂时失效,把具有传感器故障的网络控制系统建模为一类带有不确定因素的离散模型,借助Lyapunov定理给出了系统渐近稳定的充分条件,基于LMI方法得出观测器和控制器的分离设计方法,实现了MIMO网络控制系统的容错控制。     

切换系统容错控制的研究

针对线性切换系统,研究其在执行器失效情况下的容错控制问题.首先,在容错控制范围内,推导出系统实际运行中执行器失效所满足的条件;其次,运用平均驻留时间方法,给出平均驻留时间的下界,设计状态反馈控制器,使得每一具有平均驻留时间的切换信号都能保证系统的全局渐近可镇定;最后,把结果转化成线性矩阵不等式(LMI)的形式便于求解,并以数值例子仿真出系统的状态响应曲线及相平面曲线,从而验证结论的有效性.     

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.     

分布式容错控制系统设计

研究了一类分布式容错控制器设计问题,考虑了对一个给定对象设计分布式控制器,以使对象在执行器失效的情况下仍能渐近稳定并达到一定性能指标.对一个对象多个子控制器的系统来讲,对象和各个子控制器的状态相互关联并且有多组关联输入输出信号.当其中子控制器发生故障时,用线性矩阵不等式(LMI)方法设计分布式输出反馈控制器,得到较好效果.     

通信延迟下自适应容错控制及其在航天器编队中的应用

为解决编队系统存在的参数模型变动范围不可预测、执行器部分失效等问题,设计提出了一种自适应鲁棒容错编队控制方法。给出航天器相对位置非线性动力学模型,设计了自适应鲁棒容错控制器,并且分别设计自适应律估计故障大小、质量和外界扰动上界,同时分析了闭环系统的Lyapunov稳定性,给出系统稳定所需要的条件。数值仿真结果表明,提出的控制方法能实现编队跟踪控制的目标,位置跟踪稳态误差小于1.5×10^-3m,速度跟踪稳态误差小于1.8×10^-5m,验证了所提出方法的有效性。     

基于时延准T-S模型的网络化控制系统鲁棒容错控制

针对具有马尔可夫特性时延的网络化控制系统,基于时延准T-S模型,考虑系统参数不确定性的影响,采用状态反馈控制律,通过构造离散Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出确保网络化控制系统在执行器或传感器发生失效故障时具有鲁棒完整性的充分条件,通过求解LMIs给出容错控制器的设计方法.通过仿真实例得到,网络化控制系统在发生执行器失效故障时仍是渐近稳定的,说明该方法对于具有马尔可夫特性时延的影响,不确定网络控制系统在执行器失效故障时具有鲁棒完整性.