线性系统相容指标约束下的容错控制新方法

针对一类具有范数有界不确定性不满足匹配条件的线性连续系统,对易于失效的执行器进行容错控制设计,重新研究了圆域极点指标、H∞指标和H2指标约束下的满意容错控制器的设计问题.基于线性系统的极点配置理论和H2/H∞控制理论,利用线性矩阵不等式( LMI)方法,在假设失效执行器的输出为任意能量有界信号的情况下,分析了这3类指标在相容情况下的取值范围,并在相容指标约束下得到了新的满意容错控制器的设计方法,给出了满意容错控制器的具体设计步骤.所设计的满意容错控制器使闭环系统的极点在一个给定的圆域内,并且保持着系统给定的H2/H∞性能要求.     

多指标约束条件下广义系统的容错控制

从更接近于工程应用的角度出发,提出一种多指标约束条件下的广义系统容错控制方案.当系统在某些传感器或执行器故障的条件下,设计一鲁棒容错控制器,利用线性矩阵不等式方法分析了与区域极点指标相容的H∞指标和方差上界指标的取值范围,建立了容错控制中3类指标的相容性理论,并在相容指标约束下给出了有效的控制器设计方法.仿真算例说明了该方法的有效性.     

多性能约束下的模糊容错控制系统设计: 离散系统情形

研究了模糊离散系统在同时具有极点指标、H∞指标和方差指标约束下的容错控制器设计问题. 利用分解和等价原理, 将非线性系统多指标约束下的可靠控制问题, 转换为一系列线性极限子系统多性能指标约束下的容错控制器设计问题; 提出了一种新的多指标约束容错控制系统设计方法, 详细分析了各相容指标的取值范围; 并给出了相容指标约束下的容错控制器设计步骤.     

具有极点约束的鲁棒H_2/H_∞满意容错控制

针对不确定性不满足匹配条件的随机线性离散系统,研究执行器发生故障时满意容错控制器的设计问题.在更一般的连续型执行器故障模型下,所设计的控制器可保证闭环系统同时满足区域极点指标、H∞范数指标和/H2性能指标约束.建立了3类指标的相客性,并给出了相客指标约束下控制器存在的充分条件和设计步骤.仿真实例验证了该方法的有效性,并通过与不考虑故障的系统进行比较,说明对系统进行满意容错控制的必要性.     

一类多指标约束下模糊非线性系统的满意容错控制

针对一般执行器故障模式的T-S模糊非线性系统,分别研究了同时具有稳定度指标、输入指标、输出指标约束下和同时具有闭环极点指标、方差指标、H∞指标约束下的满意容错控制器设计问题,给出了各相容指标的取值范围.仿真实例验证了所设计的满意容错控制策略的有效性,它不仅保证了执行器故障闭环系统的稳定性,而且保证系统具有良好的动态和稳态性能.     

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.     

多时滞线性连续系统的最优H∞容错控制

针对状态具有多个时滞的线性连续系统,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法(LMI),采用无时滞记忆的状态反馈控制律,研究了在执行器发生故障的情况下,连续多时滞系统的最优H∞容错控制问题.首先,给出了系统没有干扰输入时存在无记忆状态反馈容错控制器的一个充分条件;进一步,给出了在H∞扰动衰减指标约束下,系统存在无记忆状态反馈H∞容错控制器的一个充分条件;最后,给出了最优无时滞记忆状态反馈H∞容错控制器的设计方法.仿真实例证明了所得最优H∞容错控制嚣设计方法的正确性和有效性.     

状态和控制含多时滞的离散系统H∞容错控制

针对状态和控制输入同时具有多个时滞的线性离散时间系统,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法(LMI),采用无时滞记忆的状态反馈控制律,研究了执行器故障情况下,离散多时滞系统的H∞容错控制问题.在采用连续执行器故障模型条件下,给出了系统没有干扰输入时存在无时滞记忆的状态反馈容错控制器的充分条件;进一步,给出了在H∞扰动衰减指标约束下,系统存在无时滞记忆的状态反馈H∞容错控制器的充分条件,并将结论推广到离散故障模型的情况.仿真结果证明了所提H∞容错控制器设计方法的正确性和有效性.     

PI控制中衰减度与H∞指标的相容性

研究n阶线性定常系统在PI控制下衰减度与H∞指标的相容性问题.首先基于D-分割法和边界穿越定理,分别推导了描述PI控制器参数稳定域边界、PI控制器满足期望的衰减度指标的参数边界和期望的H∞指标的参数边界的解析表达式.再应用满意控制思想,对上述期望指标的相容性进行了分析,给出了相容指标较好的取值范围.当上述两类指标相容时,可以迅速得到整个PI控制器相容性解集(满意解集).用一个算例说明了所提出的设计方法的有效性.     

具有执行器故障的Delta算子系统D稳定H_∞鲁棒容错控制

研究Delta算子描述的不确定线性系统在区域极点约束和H∞范数界约束下的鲁棒容错控制问题。利用线性矩阵不等式（LMI）理论,给出了在执行器失效情况下Delta算子不确定系统在区域极点约束下的鲁棒H∞容错控制存在的充分条件,并可通过求解LMI得到鲁棒容错控制器的设计。所得结果可将连续系统和离散系统的有关结果统一到Delta算子框架中。数值算例验证了该方法的可行性。     

容错控制系统鲁棒H∞和自适应补偿设计

通过设计动态输出反馈控制策略研究线性时不变系统执行器故障下的鲁棒自适应容错H∞控制问题. 结合自适应技术和线性矩阵不等式(Linear matrix inequalities, LMI)技术, 设计一个控制策略同时实现系统的故障补偿控制和性能优化控制. 在设计中, 提出由自适应律在线调节控制增益方程补偿未知执行器故障和摄动; 并设计一个基于模式依赖李亚普诺夫方程的LMI条件解出控制参数及次优H∞性能. 所设计的动态输出反馈控制器可以处理一般执行器卡死故障, 并得到更少保守性的H∞性能指标. 此外, 一个更具挑战性的问题, 即通过自适应机构补偿故障致使系统多少性能退化得到论证. 所提方法的有效性由一个解耦线性化动态飞行器系统仿真验证.     

Robust satisfactory fault-tolerant control of uncertain linear discrete-time systems: an LMI approach

Fault-tolerant control is an important issue in practical systems. Based on satisfactory control and estimation theory, a passive fault-tolerant control strategy is proposed for a class of uncertain linear discrete-time systems in this article. Manipulating linear matrix inequality (LMI) technique, robust fault-tolerant state-feedback controllers are designed which take the possible actuator faults and sensor faults into consideration, respectively. The closed-loop systems are guaranteed by the designed controllers to meet the required constraints on regional pole index φ(q, r), steady-state variance matrix X index and control-cost function V ²(u) index simultaneously. Then, whether possible faults occur or not, the closed-loop systems would maintain the three desirable performance indices accordingly. Meanwhile, the consistency of the performance indices mentioned earlier is also discussed for fault-tolerant control.     

基于切换模糊模型和分段Lyapunov函数的T-S模糊系统时滞依赖H∞控制

研究了离散时滞T-S模糊系统的H无穷控制问题. 首先, T-S模糊系统被转换成等价的切换模糊系统, 基于分段Lyapunov函数, 给出了该系统带有H无穷性能的时滞依赖稳定化控制方法. 所得结论可以用一组线性矩阵不等式表示. 由于考虑了子系统间的相互关系, 因此所得结论较以往结果具有更小的保守性. 最后, 仿真例子说明了所提方法的有效性.     

Reliable H∞ control of discrete-time systems against random intermittent faults

A passive fault-tolerant control strategy is proposed for systems subject to a novel kind of intermittent fault, which is described by a Bernoulli distributed random variable. Three cases of fault location are considered, namely, sensor fault, actuator fault, and both sensor and actuator faults. The dynamic feedback controllers are designed not only to stabilise the fault-free system, but also to guarantee an acceptable performance of the faulty system. The robust H_∞ performance index is used to evaluate the effectiveness of the proposed control scheme. In terms of linear matrix inequality, the sufficient conditions of the existence of controllers are given. An illustrative example indicates the effectiveness of the proposed fault-tolerant control method.     

网络环境下不确定时滞系统鲁棒H∞控制

研究了网络环境下不确定时滞系统的鲁棒 H∞ 控制器的设计问题. 在综合考虑网络的非理想状况下, 建立一种新的网络控制模型. 然后利用 Lyapunov Krsasovskii 泛函方法,通过引入自由矩阵, 得到网络控制系统的 H∞ 鲁棒稳定条件和相应的鲁棒 H∞ 时滞状态反馈控制器的设计方法. 实例表明了本文所得结果的有效性.     

不确定随机时滞系统的鲁棒H∞保性能控制

讨论了一类具有时变时滞的不确定It类型随机系统的鲁棒H∞保性能控制问题. 运用Lyapunov-Krasovskii泛函方法, 设计使得闭环系统鲁棒随机指数均方稳定, 且具有给定H∞干扰抑制度 γ 的状态反馈保性能控制器. 控制器存在的充分条件以线性矩阵不等式(LMIs)的形式表示. 进一步, 通过求解具有LMIs约束的凸优化问题, 给出了不确定随机时滞系统的最优保性能控制器的设计方法. 最后通过一个数值例子验证了所提方法的有效性.     

不确定离散模糊时滞系统的时滞相关H∞控制

研究了不确定离散T-S模糊时滞系统的稳定性分析与H∞控制问题．通过构造适当的Lyapunov泛函,给出了系统的时滞相关稳定新判据．进而利用线性矩阵不等式方法,研究了H∞模糊状态反馈控制器存在的充分条件,并提出控制器优化设计的迭代算法．     

基于模糊Lyapunov函数方法的模糊广义系统H∞控制

研究一类T-S模糊广义系统的容许性条件和H∞控制问题. 首先将原系统表示成增广系统, 进而基于新的模糊Lyapunov函数和模糊控制器得到容许性条件. 所得开环容许条件不要求子系统是容许的; 闭环容许条件中不含有控制输入矩阵与控制增益矩阵的乘积项. 对于H∞控制问题, 利用隶属度函数的性质对H∞控制条件进行了放宽, 并得到了改进的严格线性矩阵不等式(LMI)形式的H∞控制条件. 数值算例表明所得结论较已有文献具有较小的保守性.