基于输出反馈的鲁棒容错D-稳定性分析

研究线性不确定系统基于输出反馈的鲁棒容错控制问题.基于连续型执行器故障模式,利用线性矩阵不等式LMI,给出了系统基于输出反馈的鲁棒容错D-稳定的充分条件,并把控制器的设计方法归结为求解一族线性矩阵不等式组.与常规的方法相比,给出的控制器不仅保证闭环系统对执行器故障具有完整性,并且使闭环系统的极点配置在指定区域D中.通过仿真示例表明,无论执行器发生故障与否,得到的基于输出反馈的鲁棒容错控制器均保证闭环系统是D-稳定的,从而验证了所提出设计方法的有效性.     

广义系统具有完整性的鲁棒二次稳定

考虑带有Frobenius范数界的不确定广义系统,具有完整性的鲁棒二次稳定问题.用 Riccati不等式给出不确定广义系统在状态反馈和输出反馈作用下所构成的闭环系统二次稳定, 并且当执行器出现故障时,不确定广义系统仍能保持二次稳定的充分条件,即不确定广义系统 具有完整性的鲁棒二次稳定的充分条件.     

一类广义不确定时滞系统的鲁棒容错控制

为了保证系统的稳定性和解决系统执行器失效的问题,针对一类线性广义时滞不确定系统,研究了在有记忆状态反馈作用下和执行器失效情况下的鲁棒容错控制问题。在采用具有更广泛意义的执行器故障模型下,给出了线性不确定时滞广义系统对执行器故障保持渐近稳定并且满足给定干扰衰减指标的鲁棒控制器的存在条件和设计方法。仿真结果验证了该方法的可行性和正确性。     

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.     

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.     

时滞不确定广义系统的鲁棒H∞容错控制

研究了具有状态时滞和参数不确定性的广义系统的鲁棒H∞容错控制问题,就执行器故障情形,基于广义Ricatti不等式,给出了故障发生时闭环系统仍保持渐近稳定的充分条件和控制器的设计方法,且状态反馈控制器可通过求解LMI得到.数值例子验证了设计方法的有效性.     

离散广义系统具有完整性的鲁棒二次稳定

研究时不变不确定离散广义系统具有完整性的鲁棒二次稳定问题.首先,给出不确定离散广义系统鲁棒二次稳定的充要条件.其次,利用广义代数R iccati不等式,设计状态反馈使得不确定离散广义系统鲁棒二次稳定.进一步,给出状态反馈设计方法,使得不确定离散闭环广义系统在执行器正常以及部分出现故障情况下,都保持鲁棒二次稳定.即不确定广义系统具有完整性.同时,还讨论了所给的广义代数R iccati不等式的求解问题.最后给出数字例子来验证所给结果的有效性.     

广义系统H∞可靠性控制

通过对更一般形式的执行器和传感器故障模型分析,研究了广义系统基于观测器的H∞可靠性控制器设计问题.利用带有约束的广义代数Riccati不等式(GARI),给出执行器故障情况下,广义系统H∞可靠性控制器存在的充要条件和设计方法,以及传感器故障情况下,广义系统H∞可靠性控制器存在的充分条件和设计方法.所设计的H∞可靠性控制器使得闭环广义系统容许且传递函数的H∞范数有界.同时,还将带广义约束的GARI转化成了线性矩阵不等式(LMI),进而简化了广义系统H∞可靠性控制器设计方法.     

不确定离散时滞系统的鲁棒容错控制器设计

研究了具有参数不确定性的离散时滞系统的鲁棒容错控制问题,针对执行器故障和传感器故障分别给出了使闭环系统仍能保证渐近稳定的充分条件,控制器的设计可以通过求解线性矩阵不等式(LMI)方法得到.设计实例及仿真结果验证了该方法的有效性.     

离散多步时滞系统的容错控制研究

针对离散多步时滞系统,基于Lyapunov稳定性理论,采用具有状态反馈及时滞状态反馈的控制律,推出了当执行器或传感器发生失效故障时闭环系统仍能保持渐近稳定需满足的充分条件;并利用LMI给出了不依赖时滞的线性离散多步时滞系统的容错控制器的通用求解方法;讨论了该方法对具有不同时滞步数离散多步时滞系统容错的普适性。以执行器失效故障为例,仿真结果证明了该方法的有效性。     

具有传感器故障的非线性关联大系统的可靠控制

考虑一类非线性关联大系统的可靠控制器设计问题,该系统具有常时滞、参数不确定性、非线性扰动和传感器故障.其中参数不确定性满足匹配条件,非线性扰动满足范数有界条件,传感器具有部分失效的模型.本文的目的是设计无记忆分散控制器来镇定该系统.通过解线性矩阵不等式获得此控制器,使得当传感器器发生故障时被控系统能够保持渐近稳定.最后通过仿真的例子,验证该状态反馈控制器的可行性.     

利用状态反馈增益变化设计广义系统H∞可靠控制器

通过对状态反馈两种增益变化形式的分析,研究广义系统H∞可靠控制器的设计问题.给出基于状态反馈增益变化的广义系统H∞可靠控制器的定义,得到了执行器故障模型.用线性矩阵不等式(LMI)方法,研究两种状态反馈增益变化的广义系统H∞控制器存在的充分条件和设计方法.进而,针对执行器的不同故障情形,用LMI方法给出广义系统存在基于状态反馈增益变化的H∞可靠控制器的充分条件.最后,给出了优化广义系统H∞可靠控制器的设计算法.     

一类不确定非线性切换系统的鲁棒容错控制

研究一类不确定非线性切换系统的鲁棒容错控制问题,当执行器失效或部分失效时,利用Lyapunov函数法建立切换闭环系统混杂状态反馈容错控制器存在的充分条件;然后运用线性矩阵不等式将鲁棒容错控制器设计问题转化为一组线性矩阵不等式的可行解问题,从而借助Matlab中线性矩阵不等式工具箱求解;最后通过数值算倒验证了所提出设计方法的有效性.     

一类关联不确定离散系统的分散保性能控制

结合一个给定的二次型性能指标, 研究一类关联不确定离散大系统的分散保性能状态反馈控制器设计问题. 采用线性矩阵不等式处理方法, 导出了分散控制器存在的条件, 并给出了一组分散保性能控制器的参数化表示, 据此, 通过建立和求解一个凸优化问题给出了使得闭环性能指标的上界最小化的最优分散保性能控制器设计方法.     

一类时滞切换大系统的分散控制器设计

考虑一类常数时滞切换大系统的分散状态反馈控制器设计问题。在低维时滞子系统的单个子系统均不能被镇定的情况下,基于凸组合技术和线性矩阵不等式方法,设计出分散控制器和分散切换律,保证闭环系统渐近稳定。仿真结果表明所设计方法的可行性和有效性。     

Fault-tolerant Control for Nonlinear Systems with Multiple Intermittent Faults and Time-varying Delays

This study investigates a new fault-tolerant control method for uncertain nonlinear systems with multiple intermittent faults and time-varying delays. The considered intermittent faults appear in sensors and actuators simultaneously. A Markov chain is used to describe the random occurrence and disappearance of intermittent faults. The uncertain nonlinear system with intermittent faults is augmented as a Markovian jump system. By using H-infinity control theory and linear matrix inequality (LMI), we design fault tolerant controllers to make augmented Markovian jump system work steadily. Several sufficient conditions for stochastic stability with given H-infinity performance index and the existence of output-feedback controllers are derived. The effectiveness of the proposed fault-tolerant method is validated by a continuously stirred tank reactor (CSTR).     

基于LMI的大型互联线性系统的分散有限时间镇定

借助于有限时间稳定性的定义,针对大型互联线性系统,引入了分散有限时间镇定的概念.对一类大型互联线性系统进行分散状态反馈和分散动态输出反馈控制器设计,利用线性矩阵不等式(LMI)的方法提出一个充分条件,当反馈控制律作用于该系统时,闭环系统是有限时间稳定的.仿真算例说明了所得结论的可行性和有效性.     

FAULT TOLERANT CONTROL OF FLEXIBLE SMART STRUCTURES USING ROBUST DECENTRALIZED FAST OUTPUT SAMPLING FEEDBACK TECHNIQUE

This paper presents the modeling, design and simulation of a Robust Decentralized Fast Output Sampling (RDFOS) feedback controller for the vibration control of a smart structure (flexible cantilever beam) when there is actuator failure. The beam is divided into 8 finite elements and the sensors / actuators are placed at finite element positions 2, 4, 6, and 8 as collocated pairs. The smart structure is modeled using the concepts of piezoelectric theory, Euler‐Bernoulli beam theory, Finite Element Method (FEM) techniques and the state space techniques. Four multi‐variable state‐space models of the smart structure plant are obtained when there is a failure of one of the four actuators to function. The effect of failure of one of the piezo actuators to function during the vibration of the beam is observed. The tip displacements, open and closed loop responses with and without the controller are observed. For all of these models, a common stabilizing state feedback gain F is obtained. A robust decentralized fast output sampling feedback gain L which realizes this state feedback gain is obtained using the LMI approach. In this designed control law, the control inputs to each actuator of the multi‐model representation of the smart structure is a function of the output of that corresponding sensor only and the gain matrix has got all off‐diagonal terms zero and this makes the control design a robust decentralized one. Then, the performance of the designed smart system is evaluated for Active Vibration Control (AVC). The robust decentralized FOS controller obtained by the designed method requires only constant gains and hence may be easier to implement in real time.