容错控制理论及其应用

介绍了经典容错控制的主要研究成果及近年来发展起来的鲁棒容错控制和非线性 系统的故障诊断与容错控制,并给出了容错控制的一些典型应用成果.最后,指出了该领域 亟待解决的一些热点与难点问题.     

熵在随机系统故障诊断和容错控制中的应用

长期以来,关于随机动态系统的故障诊断和容错控制的研究一直是控制理论和应用的重要领域之一.随机控制系统故障诊断的目标是建立有效的故障估计算法以使残差信号方差最小这种方法仅适用于高斯型残差或者具有对称分布的概率密度函数的残差.然而,对非高斯残差而言,仅使用残差信号的方差不能够全面表示残差的不确定性.针对非高斯随机动态控制系...     

非线性系统故障诊断与容错控制技术

在分析非线性系统故障诊断与容错控制技术特点的基础上,研究了该技术在国内外的研究进展和主要方法.同时,比较了几种常见故障诊断和容错控制方法的特点.最后总结了非线性系统故障诊断与容错控制领域亟待解决的几个重点和难点问题,并对该研究领域的发展趋势进行了展望.     

一种容错飞行控制的神经网络方法研究

文章提出了一种新的主动容错飞行控制系统设计方法,可同时进行飞控系统执行器的故障诊断和容错控制;首先建立飞机执行器故障模型,接着应用改进的BP神经网络算法,进行飞行控制系统模型辨识,实时进行故障诊断;然后根据故障诊断信息进行自适应容错控制,为了克服故障系统引起的模型误差和非线性因素的影响,设计了自适应神经网络PID参数整定和动态逆控制器,对飞行控制系统执行器故障进行容错控制,以实现系统的良好模型跟踪和动态性能;仿真结果表明,在保证闭环系统稳定的前提下,实现了执行器的在线故障诊断与容错控制,达到了理想的效果.     

网络化控制系统的故障诊断与容错控制

介绍了网络化控制系统几类故障诊断与容错控制方法的基本思想。故障诊断与容错控制对于控制工程实践特别是对安全性有严格要求的控制系统是十分重要的。网络化控制系统通过共享网络资源实现控制而带来了各种优越性的同时,也给传统的控制理论带来了新的挑战。因此需要发展适用于此类异步的、基于信包的控制系统的控制理论与技术。网络化控制系统基于数学模型的故障诊断问题,在建立恰当的网络化系统模型后,可转化一类特定的时延系统故障诊断问题。     

含控制时滞系统的实时故障诊断和最优容错控制

研究含有控制时滞的线性系统的故障诊断方法和最优容错控制问题.给出了最优容错控制律的存在唯一性条件,提出了最优容错控制律的设计算法.通过构造增广的降维状态观测器,设计了在线诊断故障的故障诊断器并同时实现了系统状态的观测,解决了最优容错控制的物理不可实现问题.利用观测器的输出得到物理可实现的动态最优容错控制律.仿真实例验证了故障诊断方法和动态最优容错控制律的有效性.     

旋翼飞行机器人故障诊断与容错控制技术综述

对故障诊断和容错技术的发展过程进行了简要概述，以旋翼飞行机器人为研究对象，在分析了旋翼飞行机器人故障诊断与容错控制特点的基础上，介绍了当前国内外在该领域的研究进展和主要方法．最后，总结了该领域待解决的难点问题，并指出了该研究领域的发展趋势．     

双时滞系统的故障诊断和动态最优容错控制

对含有状态时滞和控制时滞的线性时滞系统, 研究系统发生不可直接测量的传感器故障和执行故障时的故障诊断和最优容错控制问题. 首先基于时滞系统的线性变换, 利用Riccati矩阵方程和Sylvester方程设计了故障情况下的最优容错控制律, 并证明了最优容错控制律的存在唯一性. 然后通过构造一种新的含有故障的增广系统的降维状态观测器, 实现了故障的实时在线诊断和系统状态的观测, 解决了最优容错控制的物理不可实现问题. 最后利用故障诊断的结果给出了物理可实现的动态最优容错控制律. 仿真实例验证了故障诊断方法和动态最优容错控制方法的可行性和有效性.     

一类非线性系统的主动容错控制方法

对非线性系统发生多故障时的主动容错控制来说,控制性能的好坏主要取决于故障诊断机构的实时性和精确性;因此利用基于平衡学习的CMAC神经网络非线性辩识算法作为在线故障诊断的手段,在线估计故障函数;并用滑模控制算法进行容错控制律的在线重构,实现容错控制;最后以一三槽水位控制的实际应用为例进行仿真,其结果表明了所提方法的有效性.     

互联系统容错控制的研究回顾与展望

互联系统的容错控制是近年来控制领域的研究热点,具有重要的理论价值和实际意义.本文阐述了互联系统容错控制的基本结构和主要思想,总结了带有机械互联、网络互联和模型虚拟互联的三类互联系统的容错控制最新研究成果,并对该研究方向进行了展望.     

基于PI 观测器的奇异摄动系统故障诊断和最优容错控制

针对线性奇异摄动系统, 提出一种基于PI (proportional integral) 观测器的故障诊断和最优容错控制方法. 基于奇异摄动系统相关理论和矩阵变换技术, 给出PI 全维观测器存在的条件, 该观测器可以观测系统的快慢状态和故障系统的状态. 在估测到系统状态的基础上进一步考虑最优性, 应用最优控制理论, 设计状态反馈控制器, 提出基于PI 观测器的故障诊断器和最优容错控制器的设计方法. 最后的数值算例验证了所提出方法的可行性和正确性.

     

气动执行器故障诊断与容错控制的研究进展

分析了气动执行器的特性和可能发生的故障，及其故障诊断与容错控制难以实现的原因。综述了气动执行器的故障诊断技术以及容错控制研究的情况。给出了气动执行器故障诊断与容错控制今后的主要研究动向。     

非线性奇异系统的故障诊断与容错控制

本文针对一类非线性奇异系统进行了故障诊断与容错控制研究。首先通过设计观测器来观测系统的状态和故障,然后通过矩阵运算来消除故障,实现系统的容错控制。     

基于多Agent的分布式故障智能诊断原型系统研究

近年来，基于多Agent的分布式故障系统已成功地应用于众多领域，本文将多Agent技术应用于故障诊断领域研究，以开发故障智能诊断的多Agent系统，提出了基于原型系统 的基本框架和系统实现途径及方法，其中着重研究了基于多Agent理论的诊断问题分布式任务分解与控制问题，以及诊断Agent之间的协调合作问题，原型系统的研究，为实际应用系统的研制开发提供了理论指导和方法依据。     

天津大学“控制理论与控制工程”学科简介

天津大学“控制理论与控制工程”学科是博士学位授权点。研究涉及领域非常广泛,主要特色研究工作集中在广义系统的分析与控制;随机系统的建模和控制;非线性系统的稳定性分析、最优控制;生物控制理论与应用;电气传动控制理论及应用等方面。     

基于故障诊断观测器的输出反馈容错控制设计

针对自适应故障诊断观测器需要误差系统满足苛刻的严格正实条件(Strictly positive real, SPR)和难于处理输出存在扰动的不确定性系统等问题, 提出了一种新型的增广故障诊断观测器的设计方法, 不仅显著地拓宽了自适应故障诊断观测器的适用范围, 而且其具有处理系统扰动的良好性能. 在故障估计的基础上, 提出了动态输出反馈容错控制的设计方法, 避免了基于观测器的状态反馈容错控制的设计难点. 同时, 故障诊断观测器和输出反馈容错控制是分开设计的, 并且又考虑了各自的性能, 简化了设计过程. 最后, 通过仿真实验验证了所提方法的有效性.     

故障诊断与容错控制的一个新框架

讨论现有基于模型的故障诊断与容错控制方法的局限性, 并由此提出一个基于$\nu$- 间隙度量来处理故障诊断与容错控制的新框架. 并且, 讨论了如何在此框架下对故障进行分类和分级以及提出如何进行容错控制的一般性控制结构.     

前言

<正>滑模控制因其对系统不确定性、参数摄动和外部扰动的强鲁棒性和易于工程实现等优点,已经成为非线性控制领域的一个重要分支.一方面,在处理非线性系统镇定、干扰抑制、参数不确定、输入/输出约束等非线性控制理论问题时,滑模控制理论得到了极大的发展,一系列滑摸控制相关设计工具和理论分析方法被提出,并得到逐步完善.另一方面,滑模控制理论也被尝试应用于多种实际工业系统,如机器人系统、电机系统、电动汽车、飞行器等.尽管滑模控制理论的发展已有几十年,但随着近年来智能系统的快速发展,滑摸控制理论还面临着一系列的挑战,如处理混杂系统、网络化系统、高阶非线性系统、抖振抑制等问题.此外,随着数字控制器性能的急速提升,滑模控制技术在工业控制系统中的实际应用也备受关注.基于上述考虑,本专刊聚焦滑模控制的最新理论、研究方法及其应用成果,共录用20篇研究论文,其中滑模控制基础理论与算法相关论文4篇,滑模控制理论在智能制造、电机控制、电气系统、无人机、自动驾驶、航空航天等领域的相关应用论文16篇.在滑模控制理论与算法方面,王永骥等研究了具有约束的二阶系统的固定时间跟踪控制问题,提出了具     

运行控制系统集中式容错控制方法

本文针对运行控制系统,建立了运行优化控制过程的双层结构模型.在此基础上,通过建立相应的自适应故障诊断算法,提出了保证在系统有故障和干扰时仍能渐近优化指标的集中式容错控制方法,利用李雅普诺夫稳定性理论分析了自适应故障诊断算法的构建.已证明:该方法通过调整已优化的设定值来保证在回路控制层出现故障时整个运行控制仍可收敛到其原有的优化控制效果.该方法属于非完备容错控制,仿真结果验证了所提方法的有效性.     

基于Nios的温备份智能容错系统的设计

本文是在充分研究了智能故障诊断、容错控制以及可靠性理论的前提下,运用FPGA、Nios处理器、控制理论、人工智能等相关知识,提出了一个能在实际的网络系统中提高服务器运行可靠性的有效方法——温备份智能容错系统。该方法使用Nios软核处理器以及FPGA的优点,运用SOPC Builder工具设计了一个智能仲裁器的核心部件。该仲裁器能够智能地获取服务器的状态、同步服务器的内容以及控制服务器的开启和关闭。从而提高了系统的可靠性,延长了服务器的使用寿命。本文给出了该方法的实现模型及详细实现步骤。