视故障为结构不确定项的鲁棒可靠跟踪控制器设计

针对含执行机构故障的凸面体不确定系统, 本文基于二次型分离算子给出了一种鲁棒可靠跟踪控制器的设计方法. 利用不确定系统鲁棒镇定时的拓扑分离特性, 采用无损S-procedure获得二次型分离算子, 对执行机构故障和系统描述矩阵进行解耦, 在此基础上将故障模型的结构信息引入到控制器设计中, 从而减少系统设计的保守性. 并将可靠控制器设计转化为线性矩阵不等式表述的凸优化问题, 利用已有的工具包对其快速求解. 最后给出某飞行器纵向运动控制的设计实例, 仿真结果验证了设计方法的有效性和优越性.     

Delta算子时滞系统的可靠D--镇定

研究同时含有执行器故障和传感器故障的Delta算子时滞系统的鲁棒可靠D-镇定问题.利用矩阵特征值理论和线性矩阵不等式方法,给出了Delta算子时滞系统D-稳定的充分条件,进而,针对同时含有执行器故障和传感器故障的Delta算子范数有界参数不确定时滞系统,设计鲁棒可靠D-镇定状态反馈控制器,使得对于所有容许的不确定性、执行器故障和传感器故障,Delta算子闭环时滞系统的极点均落在复平面指定圆盘区域内.最后,通过数值算例验证了控制器设计方法的可行性和有效性.     

离散系统状态和参数鲁棒滤波分离算法

提出了一种离散系统的鲁棒分离滤波方法.为了对状态向量进行较准确估计,将鲁棒滤波器分为:1)零误差状态估计器;2)不确定矩阵估计器;3)鲁棒合成器.零偏差状态估计器是假定系统的不确定部分为零时的状态估计器;其新息作为不确定部分的估计变量,并由此估计系统的不确定部分;最后,根据系统不确定部分估计误差的上下界,用鲁棒合成器对状态向量的估计值进行鲁棒修正.为了在合成器中得到鲁棒滤波的逼近计算式,通过变换状态估计误差的协方差阵,得到了系统矩阵不确定部分的误差上界不等式逼近,并且得到了估计误差协方差阵逆阵的下界不等式逼近,从而给出了鲁棒合成滤波的完整算法.     

Delta算子切换系统的鲁棒滤波器研究

研究了一类参数不确定线性Delta算子切换系统的鲁棒H∞滤波器设计问题。提出利用多Lyapunov函数和平均驻留时间方法,以线性矩阵不等式的形式给出了参数不确定Delta算子滤波误差切换系统指数稳定性条件,并进行了肌性能分析,从而进一步给出Delta算子切换系统鲁棒肌滤波器存在的充分条件和设计方法。所设计的滤波器不但保证系统参数不确定时闭环系统指数稳定,而且满足所期望的H∞性能指标。仿真结果证明了设计方法的有效性和可行性。     

一类通讯受限不确定网络控制系统鲁棒H_∞滤波

针对一类通讯受限的不确定网络控制系统,砑究了鲁棒H∞滤波器设计问题.通过引入两个附加的松弛矩阵使Lyapunov矩阵和系统矩阵得到分离,得到了一个新的具有更低保守性的鲁棒H∞性能判据,并基于该判据设计了系统的鲁棒H∞滤波器.当将其应用于具有凸多面体不确定性的网络控制系统时可以得到和系统不确定性相关联的Lyapunov函数,有效降低了设计的保守性.数值算例验证了所提出算法的可行性和优越性.     

Delta算子系统动态输出反馈D-稳定鲁棒协方差控制

研究Delta算子描述的线性不确定系统基于动态输出反馈的D-稳定鲁棒协方差控制问题.设计动态输出反馈控制器,使Delta算子不确定系统鲁棒D-稳定,且稳态输出协方差矩阵具有给定上界.利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出D-稳定鲁棒协方差控制器存在的充分条件.在此基础上,提出相应控制器的设计算法.数值算例表明了该设计方法的可行性.     

一种鲁棒故障检测与反馈控制的最优集成设计方法

研究线性不确定系统的反馈控制器与鲁棒故障检测滤波器集成设计问题.基于新提出 的性能指标函数,将鲁棒故障检测滤波器设计问题归结为最优化问题,通过求解Riccati方程可 得到鲁棒故障检测滤波器设计问题的最优解.在共用同一状态观测器的情况下,将反馈控制器 和鲁棒故障检测滤波器的集成设计问题归结为两目标优化问题,解决了同时满足闭环控制系统 设计要求和故障诊断系统鲁棒性能的最优集成设计问题.简例验证了提出算法的有效性.     

具有时变采样周期的网络化控制系统故障检测

针对具有时变采样周期和时延的网络化控制系统(NCS)故障检测问题,通过矩阵 Jordan 变换,将时变采样周期与时延的不确定霆转化为NCS系统结构参数的不确定霆,建立离散时间凸多面体不确定系统模雿。设计鲁棒故障检测滤波器(RFDF)作为残差发生器,将故障检测问题转化为RFDF的设计问题,通过陑霆矩阵不等式给出滤波器存在的充分条件。数值仿真结果表明,所设计的RFDF滤波器能较快复现故障雷号,对外部干扰和不确定的采样周期及时延具有鲁棒霆。     

传感器失效不确定时滞系统指数稳定可靠控制

针对一类含有时变时滞的不确定参数线性系统,研究了在传感器发生故障情况下系统指数稳定鲁棒可靠控制器设计问题。系统中的参数不确定性满足广义匹配条件,时变时滞及其变化率有界,并假设故障传感器元件的输出为零。经过适当的状态变换,将原系统的指数稳定鲁棒可靠控制问题转化为另一个等价系统的鲁棒可靠控制问题。根据Lyapunov稳定性理论,得到了系统存在指数稳定鲁棒可靠控制器应满足的一个矩阵不等式。为了便于数值求解,将该矩阵不等式转化为线性矩阵不等式（LMI）,并给出了可靠控制器的设计方法和步骤。利用该文方法设计的指数稳定鲁棒可靠控制器能够使得时滞系统对于任意允许的不确定性以及传感器失效都具有指定衰减度的渐近稳定性。数值算例说明了所提出设计方法的有效性。     

一类线性Markov 跳跃区间时滞系统的 鲁棒??∞ 故障检测滤波器设计

研究一类线性Markov跳跃区间时滞系统的鲁棒H∞故障检测滤波器设计问题.采用基于自适应观测器的故障检测滤波器作为残差产生器,将鲁棒H∞故障检测滤波器设计问题归结为随机H∞滤波问题.应用Lyapunov-Krasovskii方法,通过引入松弛矩阵推导证明了问题可解的时滞依赖充分条件,并进一步通过求解线性矩阵不等式给出了故障检测滤波器参数矩阵的解.仿真算例验证了所提出方法的有效性.     

Reliable H-infinity filtering for linear systems with sensor saturation

In this paper, a new reliable H-infinity filter design problem is proposed for a class of continuous-time systems with sensor saturation and failures. Attention is focused on the analysis and synthesis problems of a full order reliable H-infinity filter such that the filtering error dynamics is asymptotically stable with a guaranteed disturbance rejection attenuation level γ. It is shown that the filtering error dynamics obtained from the original system plus the filter can be modeled by a linear system with sector bounded nonlinearity. The design conditions are given in terms of solutions to a set of linear matrix inequalities (LMIs). These conditions are then considered in a convex optimization problem with LMIs constraints in order to design an optimal reliable H-infinity filter. A numerical example is given to illustrate the effectiveness of the proposed results.     

基于LMI的输出反馈鲁棒完整性控制器设计

完整性是容错控制的一个重要研究方向,不确定系统的鲁棒完整性研究具有很强的实际意义.本文基于[0,σ]故障模型和线性矩阵不等式(LMI)方法,提出了参数不确定系统的输出反馈鲁棒完整性控制器存在的充分条件,通过求解两个矩阵不等式获得控制器,使闭环系统在传感器发生故障时仍然保持二次稳定,并对参数不确定性具有鲁棒性.数值示例说明了该方法的有效性.     

Design of robust reliable H∞ output feedback control for a class of uncertain linear systems with sensor failure

The problem of robust reliable H_∞ output feedback controller design is investigated for uncertain linear systems with sensor failures within a prespecified subset of sensors. The uncertainty considered here is time-varying norm-bounded parameter uncertainty in the state matrix. The output of a faulty sensor is assumed to be any arbitrary energy-bounded signal. An observer-based output feedback control design is presented which stabilizes the plant and guarantees an H_∞ norm bound on attenuation of augmented disturbances, for all admissible uncertainties as well as sensor failures. The construction of the observer-based output feedback control law requires the positive-definite solutions of two algebraic Riccati equations. The result can be regarded as an extension of existing results on robust H_∞ control and reliable H_∞ control of uncertain linear systems.     

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。     

一类不确定线性系统圆盘极点鲁棒可靠配置

针对一类不确定线性系统,基于线性矩阵不等式（LMI）,给出状态反馈鲁棒控制器的设计算法。利用比离散故障模型更具有实际意义的连续故障模型,给出确定状态反馈鲁棒可靠控制器存在的充分条件,通过求解LMI,确定鲁棒可靠控制器的参数矩阵。所给出的鲁棒可靠控制器,不仅可以保持不确定闭环系统的极点保持在圆盘内,而且能够抵御执行器故障对圆盘极点的影响。一个数值例子说明所给出方法的有效性及可行性。     

传感器有故障的Delta算子线性不确定系统的鲁棒D–稳定

研究传感器有故障的Delta算子线性不确定系统的鲁棒D–稳定问题, 旨在设计控制器以消除系统不确定性和传感器故障的影响, 确保闭环系统极点落在复平面指定圆盘区域内. 由于传感器故障具有连续的故障模型, 本文采用线性矩阵不等式(LMI)方法, 利用故障模型的结构信息, 得出了Delta算子系统状态反馈鲁棒D–稳定控制器存在的充分条件, 并由此提出相应控制器设计方法. 数值算例表明设计方法的可行性和有效性.     

Robust reliable guaranteed cost control of positive interval systems with multiple time delays and actuator failure

This paper addresses the robust reliable guaranteed cost control problem of positive interval systems with multiple time delays and actuator failure for a given quadratic cost function. Through constructing a Lyapunov–Krasovskii functional, a sufficient condition for the existence of robust reliable guaranteed cost controllers is established such that the closed-loop system is positive and asymptotically stable, and the cost function is guaranteed to be no more than a certain upper bound. Based on the linear matrix inequality method, a criterion for the design of robust reliable guaranteed cost controllers is derived which can tolerate all admissible uncertainties as well as actuator failure. Moreover, a convex optimisation problem with linear matrix inequality constraints is formulated to design the optimal robust reliable guaranteed cost controller which minimises the upper bound of the closed-loop system cost. A numerical example is given to show the effectiveness of the proposed methods.     

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。     

具有扇区有界非线性离散系统的可靠H∞滤波器设计: 一种LMI优化方法

针对一类具有非线性不确定离散非线性系统设计了可靠H∞滤波器. 设计的结果使得滤波误差系统在标称状态及具有传感器失效状态时不仅是渐进稳定的, 而且满足给定的H∞范数约束. 采用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式技术给出了滤波器存在的充分条件. 而且, 为了减少设计的保守性及得到更好的性能, 我们利用松弛变量来解耦Lyapunov矩阵及系统动态矩阵. 数值仿真例子说明设计方法的有效性.