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.     

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.

     

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。     

线性离散时滞系统的D稳定容错控制

采用状态反馈和带时滞的状态反馈控制律,基于Lyapunov稳定性理论和Riccati方程,针对线性离散一步时滞系统,研究了执行器失效后有一定性能保证的D稳定容错控制问题。在给出对执行器失效具有完整性的D稳定容错控制系统需满足的一个充分条件的基础上,给出了控制器的设计方法和步骤,并推广至传感器失效情况。仿真结果证实了这种方法的有效性,与仅引入状态反馈控制律相比,此方法有更好的动态响应性能。最后指出了时滞状态反馈增益矩阵的选取原则。     

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.     

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。     

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.     

基于时滞状态反馈的D稳定容错控制

容错控制是使设计的控制系统能对可能发生的故障具有一定的容错能力，该问题直接关系到控制系统运行的可靠性和安全性。该文基于Lyapunov稳定性理论和Riccati方程，针对线性离散一步时滞系统，引入一步时滞状态反馈，研究了传感器失效后有一定性能保证的D稳定容错控制问题，在给出对传感器失效具有完整性的D稳定容错控制系统需满足的一个充分条件的基础上，进而给出控制器的设计方法和步骤，并推广至执行器失效情况，仿真实验验证了该方法的有效性，与引入状态反馈控制律相比，此方法有更好的动态平稳性。     

时滞不确定系统的鲁棒容错控制

本文考虑了线性时滞系统的容错控制问题，给出了时滞系统对传感器失效具有完整性的一个充分条件，并推广到执行器失效的情况，进而考虑了参数不确定系统的鲁棒容错控制问题，给出了鲁棒容错控制时滞系统的设计方法及步骤，并用设计实例及仿真结果验证了这种方法的有效性．     

基于预测观测器的时滞系统故障诊断

提出一种新的可有效检测和估计时滞系统故障的预测观测器.借助预测控制思想,在选取的优化时域内构建预测观测器,通过调节预测观测器中的可调参数来跟踪系统实际输出.与以往基于H∞滤波器的故障诊断不同,预测观测器将其转化为控制问题来解决,不但能检测出故障的发生,而且还可估计出故障函数,对不同类型的故障也有很好的适应性.对各类故障的仿真结果表明了该方法的可行性和有效性.     

含两类时滞的线性系统的故障诊断及故障可诊断性*

研究同时含有状态时滞和测量时滞的时滞系统的故障诊断方法及故障的可诊断性问题,提出一种同时对状态时滞和测量时滞进行变换的无时滞变换方法,并提出一种新的故障诊断器的构造方法,同时给出时滞系统的故障可诊断性的判据。首先通过提出一种同时对状态时滞和测量时滞进行转换的无时滞转换方法,将时滞系统转换成无时滞的系统;然后将故障诊断问题转换为状态观测问题,给出并证明了故障可诊断性的判据;最后通过构造一种不利用残差体现故障的新的故障诊断器,实现了故障的实时诊断并解决了故障诊断器的物理不可实现问题。仿真实例验证了该方法的可行     

时滞关联大系统的分散鲁棒容错控制

针对不确定时滞关联大系统,提出了一种分散鲁棒容错控制方法。目的是当发生传感器或执行器故障以及具有参数不确定时,使系统仍保持渐进稳定。基于Lyapunov稳定性理论,给出了该系统在传感器失效时具有容错性能的充分条件及控制器的设计步骤,并将结果推广到执行器失效的情况。最后通过实例仿真验证了方法的正确性,并对仿真结果进行了分析。     

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。     

线性时滞系统基于观测器的最优输出跟踪控制器近似设计

研究线性时滞系统的最优输出跟踪控制器近似设计过程.首先根据原系统最优输出跟踪控制问题构造了两个分别具有已知初始条件和终端条件的微分方程迭代序列,并证明它们一致收敛于原问题的最优解.然后通过对该解序列的有限次迭代,得到最优输出跟踪控制问题的一个近似解,进一步给出一个计算近似最优输出跟踪控制律的算法.最后通过构造降维参考输入观测器解决了最优输出跟踪控制器中前馈项的物理可实现问题.仿真结果表明该方法是有效的,且易于实现.     

不确定离散时滞系统的D稳定鲁棒容错控制

针对离散一步时滞系统, 研究了传感器失效后有一定性能保证的D稳定容错控制问题, 给出一个对传感器失效具有完整性的D稳定控制系统需满足的一个充分条件, 进而讨论了参数不确定离散时滞系统的D稳定鲁棒容错控制问题, 给出了D稳定鲁棒容错控制系统的设计方法及步骤, 并把相应结果推广到执行器失效的情况, 最后用一个设计示例及仿真结果验证了这种设计方法的有效性.     

基于观测器的受扰非线性系统近似最优跟踪控制

研究一类受扰非线性系统的最优输出跟踪控制问题.给出了有限时域最优输出跟踪控制律的近似设计算法.首先将求解受扰非线性系统最优跟踪控制问题转换为求解状态向量与伴随向量耦合的非线性两点边值问题,然后利用逐次逼近方法构造序列将其转化为求解两个解耦的线性微分方程序列问题.通过迭代求解伴随向量的序列,可得到由解析的线性前馈-反馈控制部分和伴随向量的极限形式的非线性补偿部分组成的最优输出跟踪控制律.利用参考输入降维观测器和扰动降维观测器,解决了前馈控制的物理可实现问题.最后仿真结果表明了该方法的有效性.     

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．