非线性网络控制系统的故障检测

针对一类具有随机丢包的非线性网络控制系统,研究了系统的故障检测问题.基于T-S模糊模型将对象线性化,考虑了控制器和执行器之间、控制器和传感器之间的随机丢包现象,采用满足Bernoulli分布的二进制序列来描述数据传输的随机丢包.同时利用模糊主导子系统规则,设计了模糊观测器,给出了基于观测器闭环系统渐近稳定的充分条件,并通过数值仿真实验验证了该方法的有效性.     

基于状态观测器的一类非线性系统的模糊鲁棒控制

利用T－S模型对一类非线性不确定系统进行模糊建模,在此基础上研究模糊鲁棒观测器及模糊状态鲁棒控制器的设计,并证明所设计的模糊鲁棒观测器和模糊状态鲁棒控制器具有全局渐近稳定性质。     

不确定短时延网络控制系统的故障检测

针对远程被控对象为线性模型,且网络诱导时延小于一个采样周期的一类网络控制系统(NCS),假设可能发生执行器故障,对系统进行故障检测。将随机时延对系统的影响转化为未知有界条件下的不确定项,建立了系统的离散数学模型。按照时延补偿策略设计了系统的故障观测器,并基于Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式理论,推导出了整个观测器系统全局渐近稳定的充分条件。仿真例子验证了方法的有效性。     

存在时延和数据包丢失的网络控制系统故障检测

考虑一类长时延网络控制系统,在假定其存在控制时延和数据包丢失的基础上对其进行故障检测．首先对系统进行建模,将故障观测器构建成随机时延切换系统模型;然后通过李雅普诺夫稳定性理论,将观测器系统的均方渐近稳定条件归结为一线性矩阵不等式,当系统正常时,若给定的矩阵不等式成立,则该观测器是渐近稳定的,当系统发生故障时,观测器残差...     

基于模糊T-S模型的舵减摇系统的观测器设计

针对带有非线性水动力系数的船舶运动系统,基于模糊T-S模型提出了舵减摇系统的模糊观测器设计方案。将船舶运动方程中的非线性水动力系数看作随船速变化的不确定项来设计模糊规则,建立了船舶舵减摇系统的模糊T-S模型,设计了模糊观测器,并用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式方法得到了此观测器的误差系统渐近稳定的条件。仿真结果表明,所提出的模糊观测器适用于带有非线性水动力系数的船舶运动系统,能够获得比较理想的观测效果。     

基于观测器的切换模糊时滞系统的反馈控制

针对状态不可测的切换模糊时滞系统, 根据平行分布补偿算法(PDC), 设计了切换模糊观测器和反馈控制器, 应用共同Lyapunov函数方法使观测误差系统在任意切换下渐近稳定, 应用多Lyapunov函数方法, 使系统状态在设计切换律下渐近稳定, 并给出了时滞相关的切换模糊系统渐近稳定的矩阵不等式条件. 仿真结果表明结论的有效性.     

具有异步时钟的长时延网络控制系统故障检测

考虑一类存在异步采样时钟的不确定长时延网络控制系统．假定其可能发生故障，设计了离散状态观测器，对其进行故障检测．当系统正常时，观测器系统的稳定性条件被近似为一个包含线性矩阵不等式条件的最小化问题；只要该最小化问题有解，则整个系统是渐近稳定的．当系统发生故障时，该观测器残差能够迅速发生跳变，从而检测出故障的发生．给出一个仿真示例验证了文中方法的有效性．     

基于滑模观测器的临近空间飞行器容错控制

针对临近空间飞行器中结构未知的执行器故障,提出一种基于滑模观测器的容错控制方法。采用Edwards-Spurgeon观测器结构设计滑模观测器,实现对执行器故障的鲁棒估计。根据所得的故障信息设计模型参考滑模容错控制器,控制律的非线性增益分为两部分,保证系统的鲁棒容错性能。一部分利用参数不确定的界值条件设计,一部分基于鲁棒故障估计信息设计。基于李雅普诺夫稳定性理论证明了系统的渐近稳定性。仿真结果表明,该方法能有效实现对执行器故障的鲁棒估计,并保证故障条件下飞行器对参考模型的稳定跟踪性能,达到了期望的容错效果。     

基于T-S 模糊模型的一类非线性网络控制系统故障检测

针对同时存在网络时延和数据包丢失的网络环境,研究了一类非线性网络控制系统的鲁棒故障检测问 题．基于不确定T-S 模糊模型描述的非线性网络控制系统模型,完成了网络环境下鲁棒故障检测观测器的设计,使 得残差信号对故障敏感而对外部扰动具有鲁棒性．构造Lyapunov-Krasovskii 函数,并引入一个积分不等式,给出了 使得观测器误差动态系统渐近稳定的充分条件．采用线性矩阵不等式技术将鲁棒故障检测问题转化为具有线性矩阵 不等式约束的凸优化问题求解．仿真算例验证了上述方法应用于此类系统的故障检测的有效性．     

关于双线性系统状态观测器及其反馈控制的稳定性

本文首先讨论了一类有界输入双线性系统状态观测器的渐近稳定性,然后给出了采用稳定的状态反馈法则,利用观测器状态进行反馈控制时,闭环系统是渐近稳定的一个充分条件。     

基于自适应模糊滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

针对传统滑模观测器(SMO)存在的抖振及相位延迟问题,提出一种自适应模糊滑模观测器来实现永磁同步电机(PMSM)无传感器控制.根据Lyapunov稳定性定理构建自适应模糊滑模观测器,以保证系统的稳定性.通过分析滑模增益对系统抖振的影响设计模糊控制系统,从而实现对滑模增益的动态调整,削弱抖振现象,提高系统的鲁棒性.建立反电动势观测器代替低通滤波器,避免相位延迟,从而提高系统的稳定性及准确跟踪性.仿真结果验证了所提出方法的可行性.     

基于观测器非线性不确定系统的自适应模糊控制

针对一类单输入单输出不确定非线性系统，提出一种稳定的自适应模糊控制方法，该方法不需要系统状态可测的条件，而是通过设计模糊状态观测器来估计系统的状态，证明了所提出的控制方法不但能使闭环系统稳定，而且输出误差可取得H∞跟踪控制性能，仿真结果进一步验证了该控制算法的实用性和有效性。     

基于T-S模型的网络控制系统故障诊断

针对一类参数不确定并具有时延和丢包情况的非线性网络控制系统,为达到快速准确的进行故障诊断的目的,提出了一种基于T-S模糊模型的故障诊断方法.通过建立此系统的T-S模糊模型,利用平行分布补偿时延的思想设计了满足系统稳定性条件的状态反馈控制器,以及通过引入随机切换系统表示数据有无丢失情况下的基于模糊观测器的鲁棒故障诊断方法,然后基于 Lyapunov函数和线性矩阵不等式方法给出了该闭环网络控制系统渐近稳定的充分条件,最后通过仿真例子验证了该方法能够使闭环控制系统渐进稳定以及能够准确的进行故障诊断,验证了所设计方法的有效性.     

一类T-S模糊广义系统的稳定性研究

针对T-S模糊广义系统,基于模糊Lyapunov函数研究了其渐近稳定性问题。简化了传统的T-S模糊广义系统模型的表达式,根据李亚普诺夫稳定性理论,分别选取普通Lya-punov函数和模糊Lyapunov函数来讨论该系统的稳定性问题,得到了保证稳定性的充分条件;基于模糊Lyapunov函数得出的稳定性条件线性矩阵不等式个数少,减小了计算量。数值仿真实例验证了该方法的有效性。     

网络控制中基于FSMC观测器的时延补偿

针对网络控制系统中因存在通讯时延、网络诱导噪声及数据丢失等而可能引起系统性能降低或不稳定的问题，利用模糊滑模控制理论，在时延存在的情况下，基于观测器建立不确定网络控制系统模型；并利用预估方法对网络控制系统的时延进行补偿，从而保证系统的稳定。设计模糊滑模控制器（FSMC）来抑制网络控制系统中的诱导噪声及滑模面上的“抖动”，以及采用预估补偿策略处理网络中的时滞和数据包丢失等，可有效保证系统的稳定。仿真实例表明了该算法的合理性、有效性。     

Polynomial Fuzzy Observer Designs: A Sum-of-Squares Approach

This paper presents a sum-of-squares (SOS) approach to polynomial fuzzy observer designs for three classes of polynomial fuzzy systems. The proposed SOS-based framework provides a number of innovations and improvements over the existing linear matrix inequality (LMI)-based approaches to Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy controller and observer designs. First, we briefly summarize previous results with respect to a polynomial fuzzy system that is a more general representation of the well-known T-S fuzzy system. Next, we propose polynomial fuzzy observers to estimate states in three classes of polynomial fuzzy systems and derive SOS conditions to design polynomial fuzzy controllers and observers. A remarkable feature of the SOS design conditions for the first two classes (Classes I and II) is that they realize the so-called separation principle, i.e., the polynomial fuzzy controller and observer for each class can be separately designed without lack of guaranteeing the stability of the overall control system in addition to converging state-estimation error (via the observer) to zero. Although, for the last class (Class III), the separation principle does not hold, we propose an algorithm to design polynomial fuzzy controller and observer satisfying the stability of the overall control system in addition to converging state-estimation error (via the observer) to zero. All the design conditions in the proposed approach can be represented in terms of SOS and are symbolically and numerically solved via the recently developed SOSTOOLS and a semidefinite-program solver, respectively. To illustrate the validity and applicability of the proposed approach, three design examples are provided. The examples demonstrate the advantages of the SOS-based approaches for the existing LMI approaches to T-S fuzzy observer designs.     

基于H∞观测器原理的模糊自适应控制器设计

针对一类非线性系统提出一种利用观测器原理来求解干扰抑制项和控制器参数的新 型模糊自适应控制方法.通过寻求线性矩阵不等式(LMI)的可行解来得到具有H∞跟踪性能的 模糊自适应观测器.并证明了如果该观测器具有H∞跟踪性能,则由该观测器参数构成的控制 器,可以保证闭环系统稳定.     

一类不确定离散非线性时滞系统保性能控制

针对状态不完全可测的一类不确定连续离散时间非线性系统,基于状态观测器研究其保性能控制问题。采用T-S模型对非线性系统进行建模,根据李雅普诺夫稳定性理论,基于线性矩阵不等式(LMI),利用分散化并行分布补偿(PDC)的方法设计了基于观测器的控制器,给出了实现该非线性系统保性能控制的充分条件。在此基础上通过求解相应的线性矩阵不等式组给出了控制器和观测器的设计方法,并通过数值仿真验证了提出的方法,仿真结果表明该方法是正确的。     

On Maximum Stability Margin Design of Nonlinear Uncertain Systems: Fuzzy Control Approach

This paper studies the maximum stability margin design for nonlinear uncertain systems using fuzzy control. First, the Takagi and Sugeno fuzzy model is employed to approximate a nonlinear uncertain system. Next, based on the fuzzy model, the maximum stability margin for a nonlinear uncertain system is studied to achieve as much tolerance of plant uncertainties as possible using a fuzzy control method. In the proposed fuzzy control method, the maximum stability margin design problem is parameterized in terms of a corresponding generalized eigenvalue problem (GEVP). For the case where state variables are unavailable, a fuzzy observer‐based control scheme is also proposed to deal with the maximum stability margin for nonlinear uncertain systems. Using a suboptimal approach, we characterize the maximum stability margin via fuzzy observer‐based control in terms of a linear matrix inequality problem (LMIP). The GEVP and LMIP can be solved very efficiently via convex optimization techniques. Simulation examples are given to illustrate the design procedure of the proposed method.