一类线性不确定系统的主动容错H∞控制

研究了一类线性不确定系统的主动容错控制问题。采用广义内模结构的主动容错控制系统,针对可能发生的故障模式,建立了反映故障动态行为的参考模型,应用基于观测器的故障估计器在线估计故障,并将故障估计信息用于故障补偿,将主动容错控制归结为两目标H∞优化问题,推导并证明了问题可解的充分条件,得到了H∞控制器与故障估计器集成设计的迭代线性矩阵不等式方法。仿真算例验证了算法的有效性。     

事件触发非均匀传输NCS少保守性鲁棒H∞主动优化选择容错控制（修改稿）

在DETCS下,针对具有执行器故障严重程度可区分的NCS,研究了少保守性鲁棒 容错控制器的离线设计及其在线主动优化选择的主被动融合容错控制问题。首先,应用“偏序”的概念,对故障进行严重程度区分。其次,构建了主被动融合容错控制结构框架;再次,基于建立的模型,针对“正常”、“轻微”、“中度”及“重度”等4类不同严重程度故障模式集,通过构造Lyapunov-Krasovskii泛函,利用改进的Wirtinger不等式、互反凸引理等技术,给出了离线设计少保守性鲁棒 容错控制器集合的方法;然后,在线运行时根据故障诊断的严重程度,按性能最优及少切换的选择策略优化投切对应的容错控制器;最后,通过仿真算例验证所提方法的可行性和有效性。     

不确定系统鲁棒容错H_∞控制的LMI设计方法

针对不确定线性系统.研究了执行器失效情况下鲁棒容错H∞控制问题.基于连续增益故障模式.利用线性矩阵不等式LMI推导了系统H∞指标约束下鲁棒容错镇定的充要条件.分别给出了输出反馈和状态反馈H∞控制器的设计方法.通过引入变量代换.将求解输出反馈H∞指标约束的鲁棒容错控制器的可解条件转化为标准的LMI.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.仿真实例验证了所提出设计方法的有效性.     

多时滞线性连续系统的最优H∞容错控制

针对状态具有多个时滞的线性连续系统,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法(LMI),采用无时滞记忆的状态反馈控制律,研究了在执行器发生故障的情况下,连续多时滞系统的最优H∞容错控制问题.首先,给出了系统没有干扰输入时存在无记忆状态反馈容错控制器的一个充分条件;进一步,给出了在H∞扰动衰减指标约束下,系统存在无记忆状态反馈H∞容错控制器的一个充分条件;最后,给出了最优无时滞记忆状态反馈H∞容错控制器的设计方法.仿真实例证明了所得最优H∞容错控制嚣设计方法的正确性和有效性.     

多目标约束下的满意容错控制方法

对一类不确定性不满足匹配条件的线性系统, 研究了圆域极点指标、H∞指标和H2指标约束下的满意容错控制器的设计问题. 在连续型的执行器故障的模式下, 利用线性矩阵不等式技术, 提出了多目标容错控制性能的相容性判别条件, 分析了与圆域极点指标相容的H∞指标和H2指标的取值范围, 并在相容指标约束下给出了有效的满意容错控制器的设计方法. 对歼击机纵向通道控制系统的仿真结果表明, 本文提出的方法是有效的.     

状态和控制含多时滞的离散系统H∞容错控制

针对状态和控制输入同时具有多个时滞的线性离散时间系统,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法(LMI),采用无时滞记忆的状态反馈控制律,研究了执行器故障情况下,离散多时滞系统的H∞容错控制问题.在采用连续执行器故障模型条件下,给出了系统没有干扰输入时存在无时滞记忆的状态反馈容错控制器的充分条件;进一步,给出了在H∞扰动衰减指标约束下,系统存在无时滞记忆的状态反馈H∞容错控制器的充分条件,并将结论推广到离散故障模型的情况.仿真结果证明了所提H∞容错控制器设计方法的正确性和有效性.     

容错控制系统鲁棒H∞和自适应补偿设计

通过设计动态输出反馈控制策略研究线性时不变系统执行器故障下的鲁棒自适应容错H∞控制问题. 结合自适应技术和线性矩阵不等式(Linear matrix inequalities, LMI)技术, 设计一个控制策略同时实现系统的故障补偿控制和性能优化控制. 在设计中, 提出由自适应律在线调节控制增益方程补偿未知执行器故障和摄动; 并设计一个基于模式依赖李亚普诺夫方程的LMI条件解出控制参数及次优H∞性能. 所设计的动态输出反馈控制器可以处理一般执行器卡死故障, 并得到更少保守性的H∞性能指标. 此外, 一个更具挑战性的问题, 即通过自适应机构补偿故障致使系统多少性能退化得到论证. 所提方法的有效性由一个解耦线性化动态飞行器系统仿真验证.     

含时滞记忆的非线性时滞系统满意容错控制

针对一类基于T-S模糊模型描述的非线性时滞系统,研究在一般执行器故障模式下的含时滞记忆的鲁棒H∞容错控制器设计问题.针对任意连续型执行器故障模式,采用并行分布式补偿原理设计含记忆型状态反馈控制器,给出非线性时滞系统在执行器发生故障情况下的鲁棒镇定准则.然后给出H∞性能指标约束下的满意容错控制器的设计方法和设计步骤.提出的含时滞记忆的状态反馈控制方法可以确保当执行器发生故障时,闭环系统不仅具有渐近稳定性,而且有一定的抗扰动性能,状态反馈控制器设计的保守性较不含时滞记忆控制器设计方法大大降低.仿真实例验证了鲁棒容错控制策略的有效性.     

不确定时滞系统相容指标下的鲁棒容错控制器设计

研究了一类同时具有非线性不确定特性、干扰输入和时滞特性的线性系统鲁棒容错控制问题.在更实际、更一般的执行器故障模式下,利用线性矩阵不等式方法,分析了与鲁棒稳定性能相容的H∞扰动衰减性能指标的取值范围;在指标相容的基础上,给出了鲁棒H∞容错控制器存在的充分条件,以及容错控制器的构造性设计方法.仿真实例验证了方法的有效性.     

离散时间系统的主动容错控制及飞控应用

针对处理一类线性不确定离散时间系统多重的、同时发生的、突变的舵机故障问题,提出了一种新的故障估计方案。该方案考虑了两种舵机故障模型:舵机卡死和舵机失效。所提出的舵机故障估计方案适用于为战机设计一个H∞容错飞行控制器,用于以零横向加速度跟踪飞机转弯角和俯仰率指令。仿真结果表明,采用H∞容错飞行控制器能够取得较好的控制效果。     

不确定非线性切换系统鲁棒容错H∞控制与仿真

为了克服外部扰动与执行器失效对切换系统的不良影响,使系统具有可靠性和抗干扰性,针对一类不确定非线性切换系统,研究了鲁棒容错H∞控制器设计与切换问题.假设系统中存在外部扰动,并且所有的矩阵同时带有未知、时变和范数有界的不确定性.当有执行器失效,并使得每个子系统均不能镇定的情况下,利用线性矩阵不等式技术和多李亚普诺夫函数法设计γ次优鲁棒H∞反馈容错控制器和切换策略,保证切换系统能全局二次稳定并且满足日∞性能指标,对得到的γ次优鲁棒H∞容错控制器进行优化,通过变量替换法获得了γ最优鲁棒H∞容错控制器.仿真结果表明,在执行器正常工作和一些执行器发生失效时,容错控制器和切换策略是有效的.     

网络控制系统H∞指数稳定容错控制器的设计

随着网络控制系统的广泛应用,容错控制问题也成为了大家研究的重点,尽管网络控制系统的容错控制方法很多,但是还有一些方法被忽略,为了更好地实现容错控制,提出一种设计,针对一类时延网络控制系统(NCS),在执行器出现故障为乘性故障情况下,对系统建立离散形式的数学模型,运用离散系统的有界实引理,设计此系统的H∞指数稳定容错控制器;最终通过LMI工具箱求出状态反馈矩阵,获得设计的容错控制器;数据示例证明了此控制器符合设计要求,并且能够实现容错控制。     

切换系统的同时故障估计与容错控制

当切换系统发生故障时,通常需要依次进行故障诊断和容错控制.为了提高切换系统故障诊断的可靠性和容错控制的及时性,本文提出一种同时故障估计与容错控制方法.针对满足平均驻留时间约束的线性切换系统,首先建立了基于状态观测器的同时故障估计与容错控制器,并将其设计问题转化为了加权H∞性能指标下增广误差系统的多目标求解问题.然后使用平均驻留时间技术和多Lyapunov函数方法设计了故障估计与容错控制器的参数,又通过松弛矩阵方法进一步得到了保守性较低的结果.最后,利用一个例子对本文所提方法进行了仿真,证实了该方法的有效性.     

一类不确定系统鲁棒容错D-稳定性分析

研究不确定系统D-稳定鲁棒容错H∞控制问题.基于连续型执行器故障模式,利用线性矩阵不等式(LMI)给出了系统D-稳定的鲁棒容错输出反馈控制器存在的充分条件,并将动态输出反馈控制器设计方法归结为求解一族线性矩阵不等式组.仿真示例表明,无论执行器是否发生故障,所得到的动态输出反馈控制器不仅保证闭环系统是D-稳定的,而且满足给定的H∞干扰指标,从而验证了所提出的控制器设计方法的有效性.     

鲁棒容错H_∞控制系统设计

研究了不确定线性系统的鲁棒容错H∞ 控制问题 ,针对传感器失效故障 ,提出一种对传感器失效具有完整性、对参数不确定性具有鲁棒性且满足给定干扰衰减指标的鲁棒容错控制器设计方法 ,并讨论了执行器失效的情况     

多性能约束下的模糊容错控制系统设计: 离散系统情形

研究了模糊离散系统在同时具有极点指标、H∞指标和方差指标约束下的容错控制器设计问题. 利用分解和等价原理, 将非线性系统多指标约束下的可靠控制问题, 转换为一系列线性极限子系统多性能指标约束下的容错控制器设计问题; 提出了一种新的多指标约束容错控制系统设计方法, 详细分析了各相容指标的取值范围; 并给出了相容指标约束下的容错控制器设计步骤.     

不确定系统鲁棒容错控制

针对不确定线性系统,关于连续型增益故障模式,利用有界实引理和线性矩阵不等式LMI,推导了系统H_∞指标约束下鲁棒镇定及容错控制的充分必要条件,并给出了状态反馈H_∞鲁棒容错控制器的设计方法,从而系统在执行器失效情况下用H_∞指标约束鲁棒容错达到控制的目的.最后,将所提出的鲁棒容错控制方法应用于某一不确定线性系统,仿真结果表明设计的鲁棒控制器不仅能保证系统在执行器失效时闭环系统仍渐近稳定,并且能达到给定的H_∞性能指标,从而验证了所提出方法的可行性和有效性.     

不确定奇异周期系统的鲁棒容错H_∞控制

针对一类具有外部扰动输入的不确定奇异周期系统,研究了该类系统的鲁棒容错H∞控制的问题,其中不确定性存在于系统的状态矩阵和输入矩阵当中,且满足范数有界条件。利用线性矩阵不等式(LMI)和李雅普诺夫不等式的分析方法提出了不确定奇异周期系统的鲁棒二次稳定和鲁棒二次可镇定且具有H∞性能指标的概念,得到了该类系统鲁棒容错H∞控制的充分和必要条件,并给出了系统状态反馈鲁棒容错H∞控制器的设计方法,所设计的H∞控制器既保证了闭环系统对故障发生时的鲁棒性,又能保证系统满足一定的H∞性能γ。研究成果是不确定奇异定常系统鲁棒容错H∞控制结论向不确定奇异周期系统的推广,因而具有较大的理论意义。最后,文章给出的数值算例证明了结论的有效性。     

多指标约束条件下广义系统的容错控制

从更接近于工程应用的角度出发,提出一种多指标约束条件下的广义系统容错控制方案.当系统在某些传感器或执行器故障的条件下,设计一鲁棒容错控制器,利用线性矩阵不等式方法分析了与区域极点指标相容的H∞指标和方差上界指标的取值范围,建立了容错控制中3类指标的相容性理论,并在相容指标约束下给出了有效的控制器设计方法.仿真算例说明了该方法的有效性.     

鲁棒容错H∞控制系统设计

研究了不确定线性系统的鲁棒容错H∞控制问题,针对传感器失效故障,提出一种对传感器失效具有完整性、对参数不确定性具有鲁棒性且满足给定干扰衰减指标的鲁棒容错控制器设计方法,并讨论了执行器失效的情况.