基于状态观测器的广义系统鲁棒容错控制

针对执行器失效情形,利用广义Riccati方程,给出了基于观测器的广义系统鲁棒容错控制器的设计方法,并根据广义Riccati方程的参数化解,给出基于观测器的鲁棒容错控制器的参数化解.利用该方法设计的动态控制器使所得闭环系统既使在执行器失效和有系统参数不确定的情况下也都是正则、无脉冲、稳定的.数值例子验证了该方法的有效性.     

基于事件触发的线性网络化控制系统主-被动混合容错控制设计

针对一类具有时变时延的线性网络化控制系统(NCS),在离散事件触发通信机制下,研究了执行器任意失效故障的主-被动混合容错控制问题.建立了基于事件触发机制的闭环故障系统模型,设计了能使系统在发生故障集以内的故障时稳定的被动容错控制器.同时,设计故障诊断观测器估计任意执行器失效故障的大小,一旦获得准确的故障信息,立即重构控制器以补偿故障的影响.所设计的主-被动混合容错控制器在执行器任意失效故障下,不但能使系统稳定而且具有良好的控制性能.仿真算例验证了本文方法可在确保故障系统稳定的前提下能有效地节约网络通信资源.     

基于观测器的非线性系统鲁棒H_∞可靠控制

针对非线性不确定系统,在执行器发生故障的情况下,研究了系统的鲁棒H_∞可靠控制器和系统状态观测器的设计.从Lyapunov稳定性和鲁棒H_∞可靠控制的定义出发,通过构建观测器型状态反馈的闭环控制系统,得到了鲁棒H_∞可靠控制器和状态观测器需要满足的不等式.利用相关引理,将不等式转化为等价的线性矩阵不等式,给出了系统的控制器和状态观测器的表达式.经仿真验证,所设计的基于观测器的非线性不确定系统的鲁棒H_∞可靠控制系统,在执行器失效时系统对允许范围内的结构不确定性具有一定的抗干扰和容错能力,检验了所提出方法的有效性和可行性.     

基于T-S模糊模型的观测器和动态输出反馈容错控制器设计

针对具有执行器故障和传感器故障的非线性系统,提出了一种基于T-S模型的观测器设计和动态输出反馈控制器设计方法。首先,将非线性系统转化为T-S模型,以此模型作为设计模型,利用扩展传感器故障为辅助状态向量的方式,将系统扩展为增维的T-S描述系统;然后,针对增维的T-S描述系统,设计模糊自适应观测器以达到对非线性系统的状态、执行器和传感器故障同时估计的目的;最后,基于观测器对传感器和执行器故障的估计,设计了一种动态输出反馈容错控制器以达到容错控制的目的,其中以线性矩阵不等式的方式给出了观测器和容错控制器存在的充分性条件。通过实例仿真验证了该文设计方法的有效性。     

不确定时滞非线性混沌系统的鲁棒容错控制

研究了不确定时滞非线性混沌的鲁棒容错控制问题.基于Lyapunov泛函,运用线性矩阵不等式(LMI)的方法,利用不稳定不动点的控制,引入一种带时滞的状态反馈控制律,对传感器或执行器失效的情况,证明了一类非线性不确定时滞混沌系统对于传感器和执行器故障都具有完整性.结果表明,所给出的控制律不但可以实现对某些传感器故障的容错,而且在正常和故障情况下对于传感器和执行器故障都具有完整性.     

不确定非线性时滞切换系统的鲁棒容错控制

研究了一类结构参数不确定性和未知非线性扰动的非线性时滞切换系统的鲁棒容错控制问题.利用凸组合技术,设计出状态反馈控制器和相应的切换策略,使得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,对于所有发生在给定失效集的执行器失效的情况下,使得闭环系统均是全局渐近稳定的.最后通过仿真算例验证了所设计方法的可行性和有效性.     

不确定中立型时滞系统的鲁棒容错控制

研究不确定中立型时滞系统的鲁棒容错控制问题,就执行器失效故障和传感器失效故障两种情况,分别给出失效故障时闭环系统仍能渐近稳定的充分条件及控制器设计方法．     

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．     

一类不确定时滞系统的鲁棒H∞可靠控制

研究了一类包含状态时滞和参数不确定系统基于状态观测器的鲁棒H∞可靠控制问题.目的是设计状态观测器不仅使得执行器正常工作时系统渐近稳定,而且使得对于系统中预先指定的执行器子集内的执行器失效时,相应的闭环系统也渐近稳定.借助于议论广义的Riccati矩阵不等式,给出了控制器存在的条件,同时给出了所期望控制器的解析式.最后,通过一个仿真例子,说明该方法的可行性.     

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.     

有圈二部图覆盖的一个结果

H.Wang猜想,对于任意整数k≥2,存在N(k)使得二部图G=(V1,V2,E)中,V1=V2=n≥N(k),且对于G中任意一对不相邻的顶点x∈V1,y∈V2,有d(x)+d(y)≥n+k,那么,对于G中任意k个独立边e1,e2,e3,…,ek,存在顶点不重的k个圈C1,C2,…,Ck,使得ei∈E(Ci),i∈{1,2,…,k}和V(C1∪C2∪…∪Ck)=V(G).H.Wang及J.A.Bondy对k=2,3时证明了猜想成立,本文对k=4证明了猜想的正确性.     

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。     

采用同伦算法的分散输出反馈控制器设计

针对一类状态矩阵和输入矩阵中存在数值界不确定性的时滞关联大系统,研究其分散鲁棒输出反馈控制器设计问题.基于一个时滞依赖有界实引理,将系统鲁棒分散H∞动态输出反馈控制器的解归结为一个非线性矩阵不等式的求解问题;选取适当的同伦函数来表示该非线性矩阵不等式,采用同伦迭代算法及Schur补引理,将求解非线性矩阵不等式转化为线性矩阵不等式的迭代求解问题.所得的控制器能使闭环大系统鲁棒稳定,并满足给定的H∞性能指标.仿真算例验证了该方法的有效性.     

基于观测器的广义系统H_∞可靠性控制器

利用广义系统的传感器故障模型,研究广义系统H∞可靠性控制器的设计问题·首先,建立了广义系统传感器故障的一般模型,在此模型的基础上设计基于观测器的控制器·其次,定义了广义系统的H∞可靠性控制器·接着,用带广义约束的广义代数Riccati不等式(GARI),给出传感器正常及出现部分故障时,所设计的控制器使得闭环广义系统容许且传递函数H∞范数有界的充分条件,即存在H∞可靠性控制器的充分条件·同时,还通过对广义系统的受限等价变换,去掉了广义约束,简化了带广义约束的GARI·进而可以通过解简化后的GARI来设计H∞可靠性控制器·最后,给出一个数值例子来演示设计过程并说明此方法的有效性·     

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.     

不确定时滞Lur’e控制系统的鲁棒H_∞观测器设计

研究一类具有不确定时滞性Lur’e控制系统的状态观测器设计和基于状态观测器的鲁棒控制器设计问题.在系统状态不能直接被测量的情况下,通过构造增广系统,利用Lyapunov稳定性理论,得到了关于Lur’e控制系统存在状态观测器和基于状态观测器的鲁棒控制器的充分条件,并利用MATLAB的LMI工具箱求解状态观测器和控制器参数.最后,通过仿真实例验证了该设计方法的有效性和可行性.     

基于线性矩阵不等式的广义系统H_2优化控制

研究了线性时不变连续广义系统的H2 优化控制问题 ,目的是寻找一个状态反馈控制器 ,不仅保证闭环系统是容许的 ,而且使闭环系统达到H2 次优性能 ,即闭环传递函数的H2 范数小于一个给定的正数γ·利用线性矩阵不等式 (LMI)方法得到该系统的H2 范数界的一个充分条件 ,并给出了一个H2 次优控制器的设计·数值例子进一步说明了设计方法·     

多种控制元件同时失效情形下时滞系统的可靠控制问题的研究

针对一类非线性不确定时滞系统,讨论了在执行器和传感器同时失效情形下,鲁棒可靠控制器的设计问题.此类系统中既有状态时滞,又有控制时滞,且在状态矩阵和控制增益矩阵中均含有不确定性.在假定失效的执行器和传感器输出为零的条件下,基于状态观测器,设计状态反馈控制器,使得闭环系统不仅在正常运行时保证其鲁棒稳定性,而且在特定集合中允许失效的任意一个或部分执行器和传感器同时失效时,仍能保证基本性能不变.仿真实例表明所设计的可靠控制器的有效性.     

混合动力汽车电机驱动系统传感器故障重构控制

针对混合动力汽车感应电机驱动系统可能存在的传感器故障模式,设计了一个主动容错重构控制系统.该系统能充分利用无故障的传感器信息,最大限度地维持驱动系统的控制性能,并在重构切换过程中,考虑电机转矩和转速的平滑过渡问题.此外,为提高车用感应电机驱动系统的性能,基于传统磁场定向控制(FOC)思想设计出一种新型鲁棒性PI控制器来实现电机转矩跟踪;利用滑模控制技术,设计了转子磁链-速度自适应观测器.为进一步提高交流电流传感器故障状态下电机驱动系统的容错能力,提出了用直流电流重构交流相电流的新思路.仿真研究表明,在发生传感器故障时,所设计的电机驱动系统仍能有效地保证车辆行驶过程中的转矩和速度跟踪性能以及系统的稳定性.     

传感器/执行器失效的电动汽车EPS鲁棒容错控制

针对电动汽车电动助力转向(EPS)系统同时存在参数不确定性、传感器故障和执行器故障的情况,建立了EPS系统的动力学模型。设计了系统的鲁棒容错控制器。设计的控制器既保证系统在传感器和执行器正常工作及发生故障时闭环系统的完整性,又保证系统在参数不确定性下的鲁棒稳定性。对EPS系统进行容错控制,针对传感器和执行器的不同故障隶属度情况进行了仿真比较。仿真结果表明了该方法的有效性,进一步完善了EPS系统的可靠性和鲁棒性。