具有传感器故障的网络控制系统保性能可靠控制

基于存在时延和丢包的网络传输环境.针对具有参数不确定性的网络化控制系统,研究了其在传感器故障条件下的保性能可靠控制问题.根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMIs)方法,推导出使闭环网络控制系统在传感器故障条件下渐近稳定且保证综合性能指标满足要求的充分条件,并利用LMIs提出了保性能可靠控制率的设计方法.该控制算法在提高网络化控制系统可靠性的同时有利于系统综合体性能的优化.数值仿真验证了该方法的可行性和有效性.     

不确定时滞系统鲁棒容错控制研究

研究一类不确定时滞系统的鲁棒容错控制问题。针对既有状态滞后,又有控制输入滞后,且假定状态和控制输入的不确定项均是范数有界的线性系统,通过引入无记忆状态反馈控制器,基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法,给出了一个在传感器完全失效或执行器完全失效故障情况下具有鲁棒容错性能的充分条件,并用求解线性矩阵不等式组方便地得到容错控制器设计结果。最后用算例验证了该设计方法的有效性和可行性。     

基于输出反馈的不确定NCS鲁棒容错控制

研究了一类具有网络诱导时延和参数不确定性网络化控制系统鲁棒容错控制问题.基于将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵不确定性的NCS模型,同时考虑系统参数不确定性对系统的影响,应用Lyapunov稳定性理论和LMI方法,采用输出反馈控制策略,推证出了保证闭环网络化控制系统在执行器或传感器发生故障时仍渐进稳定的充分条件,并以求解线性矩阵不等式组给出了容错控制器的设计方法,最后用仿真算例验证了此方法的可行性和有效性.     

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。     

基于时滞状态反馈的鲁棒容错控制

研究了一类线性不确定时滞系统的鲁棒容错控制问题。针对具有状态滞后，且假定状态和控制输入的不确定项均是范数有界的线性系统，基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法，通过引入状态反馈和带时滞的状态反馈，得出了一个此类系统在对执行器失效或传感器失效两种情况下具有鲁棒容错性能的充分条件，并通过求解线性矩阵不等式组得到容错控制器设计结果。数值算例验证了这种控制器的设计方法的有效性和可行性。     

不确定离散系统的D稳定鲁棒容错控制

本文基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论和线性变换技术，研究了离散系统的Ｄ稳定容错控制问题，给出了对传感器失效具有完整性Ｄ稳定系统需满足的一个充分条件，进而讨论了不确定离散系统的Ｄ稳定鲁棒容错控制问题，并把结果推广到执行器失效的情况，给出了Ｄ稳定鲁棒容错控制系统的设计方法。最后用设计实例及仿真结果验证了这种方法的有效性。     

线性不确定系统具有完整性的一种设计方法

研究了参数不确定状态反馈控制系统的鲁棒容错问题,目的是设计状态反馈控制器使得对可容许的参数不确定性及传感器失效故障或／和执行器失效故障,系统依然保持全局渐近稳定,具有完整性。基于Lyapunov稳定性理论,应用矩阵的谱半径和最小特征值等概念,分别针对传感器失效、执行器失效以及传感器和执行器同时失效三种情况,推导出使闭环系统渐近稳定的三个定理,给出了一种新的、简单的控制律设计方法和设计步骤。最后,给出了一个设计算例,并就各种可能的传感器或／和执行器失效故障情况进行了仿真分析,应用研究结果验证了所提出方法的有效性和简单性。     

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。     

Fault-tolerant Control for Linear System Under Sensor Saturation Constraint

An observer-based fault-tolerant control method is proposed for a linear system with sensor saturation constraint. Considering the linear system with simultaneous actuator faults and sensor faults, the sensor saturation would bring the output measurement error of the system, which would result in the estimation performance degradation. Firstly, the intermediate estimator is modified to estimate the system states and fault signals at the simultaneous time, and the fault-tolerant controller is designed based on the estimation to compensate the effect of actuator faults effectively. Through Lyapunov stability analysis, the sufficient conditions are obtained to ensure the states of closed-loop system to be uniformly ultimately bounded. The effect of sensor saturation error can be suppressed by adjusting some specified parameters directly without introducing any performance index. Finally, the effectiveness and superiority of the proposed method are verified by a simulation example.

     

一类不确定切换系统的容错控制与极点配置

分析一类非线性不确定切换系统的容错控制与基于状态反馈的极点配置。系统包含有界未知结构的不确定性和未知非线性项。在各子系统不稳定的前提下,设计切换系统的状态反馈控制器,基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法,保证在任意切换下不确定系统在传感器和执行器同时失效情况下具有鲁棒容错控制性能的充分条件。在此基础上研究该系统的极点配置在左半复平面选定圆域内以理想速度渐近衰减。文中得到了容错控制切换系统可状态反馈镇定的充分条件,然后用易于求解的线性矩阵不等式形式给出结果,最后通过仿真验证所设计的切换系统的极点配置在圆域内,在状态反馈控制器下渐近稳定。     

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.     

基于积分二次约束不确定时滞大系统的鲁棒容错控制

针对一类不确定时滞大系统,研究执行器或传感器失效情况下的鲁棒容错控制。通过运用积分二次约束、线性矩阵不等式及Lyapunov函数的新分析方法,得到无摄动时滞大系统具有鲁棒容错控制的时滞依赖稳定性判据。通过推导获得不确定时滞大系统的时滞依赖稳定性判据,设计鲁棒容错控制器。     

Reliable H∞ control for nonlinear discrete-time systems with multiple intermittent faults in sensors or actuators

This study proposes a fault-tolerant control method for stochastic systems with multiple intermittent faults (IFs) and nonlinear disturbances, and both sensor and actuator faults are considered. The occurrence and disappearance of IFs are governed by Markov chain, and its transition probabilities are partly known. Hence, the faulty system can be described by a Markovian jump system (MJS). In order to ensure that the MJS is stochastically stable and satisfies H_∞ performance index, mode-dependent output feedback controllers are modelled using linear matrix inequalities. Numerous sufficient conditions for stochastic stability are obtained on the basis of Lyapunov stability theory. Finally, the effectiveness of the developed method is evaluated on the three-tank system.     

一类时滞分布参数切换系统的鲁棒容错控制

研究一类时滞分布参数切换系统的容错控制问题.当执行器失效或部分失效时,建立了系统容错控制的数学模型.通过构造Lyapunov函数,运用Green公式和Poincare不等式,获得了容错控制器存在的充分条件,该条件用一组线性矩阵不等式表示,从而将分布参数切换系统的容错控制问题转化为一组线性矩阵不等式的可行解问题.最后通过数值算例,验证了该方法的有效性.     

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.     

具有BIBO稳定的网络系统随机容错设计

研究了具有均方BIBO稳定的网络化控制系统的随机容错控制及控制器设计问题。针对网络化控制系统的传感器失效故障和执行器失效故障均具有随机性这一现象,将传感器和执行器的故障建模为相互独立的Bernoulli随机变量序列;利用Lyapunov稳定性理论,结合线性矩阵不等式技术,通过对反馈增益矩阵的分解,得到了网络控制系统存在传感器失效故障和执行器失效故障情况下的均方BIBO稳定条件;基于该稳定条件给出了系统随机容错控制器的设计。以数值实例验证了该方法的有效性。     

基于NCS时延模型的鲁棒容错控制器

研究了一类具有未知扰动和参数不确定性的网络化控制系统的鲁棒容错控制问题.针对NCS的时延和不同步对系统产生的影响,基于将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵不确定性的NCS模型,同时考虑系统参数不确定性和未知扰动对系统的影响,应用Lyapunov稳定性理论和LMI方法,采用状态反馈控制策略,推证出了保证闭环网络化控制系统在执行器或传感器发生失效故障时仍渐近稳定的充分条件,并通过求解线性矩阵不等式组方便地得到了容错控制器的设计方法,最后用仿真算例验证了此方法的可行性和有效性.     

具有Neumann边界的分布参数切换系统的容错控制

本文研究了一类具有Neumann边界条件的分布参数切换系统的容错控制问题.当执行器失效或部分失效时,运用Lyapunov函数法和Green公式,获得了闭环切换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容错控制器设计问题转化为一组线性矩阵不等式求可行解的问题,因而可以借助MATLAB中线性矩阵不等式工具箱来完成.同时,运用Poincare不等式减少控制系统设计的保守性.最后通过数值算例,验证所提出设计方法的有效性.     

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。