基于观测器的离散时滞系统的故障诊断

研究含有测量时滞的线性离散系统的故障诊断问题,提出一种测量时滞的无时滞转换方法和基于降维状态观测器而不利用残差体现故障的故障诊断方法.首先通过构造一个含有故障状态的增广系统和进行测量时滞的无时滞转换,将时滞系统的故障诊断问题转化为无时滞增广系统的状态观测问题;然后给出了其诊断误差能按预先指定的指数速率趋于零的故障诊断器的设计方法.仿真算例验证了该方法的可行性和有效性.     

时滞系统的状态预测观测器及预测控制器设计

研究基于状态空间模型的时滞控制系统的状态预测观测器及最优预测控制器的设计问题。针对控制项含有时滞的系统，设计一种全维状态预测观测器，并将其用于时滞控制系统的最优状态预测反馈控制。通过该状态预测观测器可将闭环系统的时滞项移至系统闭环结构之外，从而使其优化控制规律完全可按无时滞系统进行设计。所给出的性能指标计算公式表明，该预测控制器关于二次型性能指标是次优的。     

基于自适应观测器的时滞系统执行器故障诊断

该文研究了一类含有未知输人干扰和模型不确定性的线性时滞系统的故障诊断问题。通过设计自适应诊断观测器,得到了一种新型的鲁棒执行器故障诊断方法。首先针对确定性系统分别设计了检测观测器和自适应诊断观测器,前者能够检测出故障的发生,后者能够理想地估计出故障随时间变化的形状。然后考虑系统的外部干扰和模型不确定,改进了自适应诊断观测器的算法,证明了故障诊断系统的稳定性,提高了故障诊断系统的鲁棒性。最后给出了故障检测过程中阈值的选取原则。仿真结果表明算法具有良好的诊断性能。     

时滞系统的降维状态预测观测器及预测控制器设计

研究控制项含有时滞的线性系统的预测控制问题.利用被控对象的预测输出向量和系统的控制向量,设计了一种降维状态预测观测器,并将该状态观测器用于时滞控制系统的最优状态反馈控制中.利用该状态预测观测器可将闭环系统的时滞项移至系统闭环结构之外,从而最优控制规律完全可以按无时滞系统进行设计.由性能指标计算公式表明,该预测控制器关于二次型性能指标是次优的.     

基于观测器的不确定广义时滞系统鲁棒预测控制

针对一类不确定广义时滞系统,讨论了其基于观测器的鲁棒预测控制问题,给出了系统观测器型预测控制器的设计方法.通过构造带有误差项的Lyapunov函数,应用线性矩阵不等式,将无穷时域二次性能指标"min-max"优化问题转化为凸优化问题,得到了鲁棒预测控制器存在的充分条件和显式表达式.证明了优化问题在初始时刻的可行解能保证广义闭环系统渐近稳定且正则无脉冲.仿真实例验证了所提出方法的有效性.     

不确定LTI-SISO系统的降阶时滞观测器控制

提出了降阶时滞观测器, 利用时滞来观测系统的不确定性和受到的外部干扰, 实现了不确定系统的鲁棒控制. 降阶时滞观测器控制系统中参考模型的阶数由系统的相对阶数决定, 而与系统阶数无关, 简化了控制器的设计, 有利于根据性能指标的要求获得合适的参考模型. 对于相对阶低于系统阶的一般对象, 通过引入低通滤波器也能实现降阶时滞滤波器控制. 大量的仿真结果表明, 降阶时滞观测器能够很好地抑制系统的不确定性和受到的外部干扰, 是一种性能优良的鲁棒控制方法.     

基于H∞滤波器的非线性摄动时滞系统的故障诊断

针对一类非线性摄动时滞系统，基于H∞滤波器技术，探讨了系统的故障诊断问题．首先引入参考模型，通过构建故障观测器，形成能反映系统故障的广义残差模型；然后通过基于线性矩阵不等式（LMI）的方法，将故障诊断问题转化为系统鲁棒稳定性分析问题，并给出该问题解存在的LMI条件和求法．该方法既提高了故障观测器对残差的敏感性，又有效地抑制了干扰，提高了故障检测的效果．仿真结果表明了该算法的有效性．     

控制时滞系统基于观测器的最优扰动抑制

研究在持续外界扰动作用下含有控制时滞线性系统的最优扰动抑制问题. 首先利用模型转换将控制时滞系统转化为无时滞系统. 然后证明最优控制律的存在唯一性, 并通过求解Riccati方程和Sylvester方程设计含前馈补偿器和控制记忆项的最优控制律, 其中的前馈控制项和控制记忆项分别补偿了扰动和控制时滞对系统的影响. 通过构造扰动状态观测器, 解决了前馈补偿器的物理不可实现问题. 仿真实例验证了所设计的最优控制律的有效性.     

基于观测器的不确定时滞系统的鲁棒控制

研究不确定线性时滞系统的状态观测器和基于观测器的鲁棒控制器设计问题,其中不确定性是时变的、不要求满足匹配条件。通过构造增广系统,利用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论,获得了该不确定系统存在状态观测器和基于观测器的鲁棒控制器的充分条件,同时给出了相应的状态观测器和基于观测器的鲁棒控制器。所得结论推广并改进了已知的一些结果,并通过实例说明了其有效性。     

基于观测器的时滞系统鲁棒控制器设计

对于具有状态时滞的一类线性不确定系统 ,用线性矩阵不等式方法研究了基于观测器的鲁棒控制器的存在条件以及设计方法。该方法通过求解两个线性矩阵不等式来实现 ,所给示例说明了本文方法的有效性。     

基于故障跟踪估计器的非线性时滞系统故障诊断

提出一种可有效检测和估计一类非线性时滞系统故障的故障跟踪估计器.根据预测控制和迭代学习控制的思想,在所选取的优化时域长度内,通过迭代算法调节故障跟踪估计器中的可调参数,使之逼近系统中实际发生的故障.与以往基于观测器的故障诊断方法不同的是,故障跟踪估计器可同时检测和估计系统中发生的故障,而且针对不同类型的故障亦有很好的适应性.仿真结果表明了所提出算法的可行性和有效性.     

Fault diagnosis based on high-gain observer with an update law for a class of nonlinear systems

In this paper, by using the well-known high-gain observer design, an update law for the gain and an adaptive estimation of parameters, a new method of fault diagnosis for a class of nonlinear systems is presented. Without resort to any transformation for the parameters, the estimation errors of the states and the parameters are guaranteed to be globally exponentially convergent by a persistent excitation condition. Compared to the existing results, it can be applied to nonlinear systems with nonlinear terms admitting an incremental rate depending on the measured output. A case study further verifies the validity of the proposed research.     

Fault diagnosis of networked control systems

Networked control systems (NCS) are feedback systems closed through data networks. NCS have many advantages compared with traditional systems; however, the network-induced delay and other characteristics of data networks may degrade the performance of feedback systems designed without taking the network into account. Supported by the National Nature Science Foundation of China, we studied the fault diagnosis and fault-tolerant control theory for NCS in recent years. This paper summarizes our main ideas and results on fault diagnosis of NCS, including the fundamentals of fault diagnosis for NCS with information-scheduling, fault diagnosis approaches based on the simplified time-delay system models, and the quasi T-S fuzzy model and fault diagnosis for linear and nonlinear NCS with long delay.     

基于状态观测器的线性不确定时滞系统的保代价控制

研究一类线性不确定时滞系统，基于状态观测器给出了系统保代价控制的无记忆状态反馈控制器，并给出了保代价控制器存在的充分条件，在某些条件满足的条件下，基于LMI给出了系统保代价控制器。     

A novel approach to fault diagnosis for time-delay systems

In this paper, a novel fault detection and identification (FDI) scheme for time-delay systems is presented. Different from the existing FDI design methods, the proposed approach utilizes fault tracking approximator (FTA) and iterative learning algorithm to obtain estimates of the fault functions. Performance of the FTA is rigorously analyzed by investigating its stability and fault tracking sensitivity properties in the presence of slowly developing or abrupt faults for state delayed dynamic systems. A novel feature of the FTA is that it can simultaneously detect and identify the shape and magnitude of the faults. Additionally, an extension to a class of nonlinear time-delay systems is made by using nonlinear control theories. Finally, the applicability and effectiveness of the proposed FDI scheme is illustrated by a practical industrial process.     

滑模等式约束的时滞系统广义预测控制

提出了一种滑模等式约束的广义预测控制方法.该方法将广义预测控制与离散滑模控制结合起来用于具有大惯性、大时滞、时变和非线性的热力站换热机组的供水温度控制系统中,并采用柔化输入信号的方法,可避免广义预测控制算法中的矩阵求逆,有效缩短了预测时域,减小计算量.最后给出了稳定性分析并通过仿真验证了该方法的有效性.