一种从LQR理论设计容错MIMO系统方法的非普适性

一种从ＬＱＲ理论设计容错ＭＩＭＯ系统方法的非普适性黄献青（华中理工大学自动控制工程系武汉４３００７４）关键词ＭＩＭＯ系统,容错控制,ＬＱＲ理论．１引言对于ＭＩＭＯ系统的容错控制,已有许多的研究“,‘’．文［３］提出一种从ＬＱＲ理论出发设计稳定容错ＭＩ...     

一种非线性MIMO系统实验装置建模与LQR控制

为解决一种复杂非线性多输入多输出系统的控制器设计问题,对两自由度直升机模型的实时控制方法进行了研究.在详细分析力学和运动学的基础上,利用拉格朗日方法,比较准确地求得了系统的非线性动力学方程.经局部线性化后,设计了线性二次型最优控制器和前馈控制器.仿真和实际测试结果表明,数学模型和控制器设计正确,整个控制系统运行良好.     

具有执行器完整性的容错控制器设计

利用Ｌｙａｐｕｎｏｖ方程和广义逆理论,提出一种多变量控制系统设计方法。所设计的状态反馈控制器使得闭环系统的极点配置在一指定的圆形区域内,并且系统具有良好的动态特性,在执行器失效时仍能稳定,具有完整性,进而把结果广到传感器失效的情形。设计实例验证了该方法的有效性。     

状态反馈控制系统的容错控制策略

本文提出了在状态反馈控制系统中,当某个传感器失效时,由其余完好的状态反馈回路平均分担已失效回路的控制作用的容错控制思想.由此所设计的线性状态反馈容错控制系统在任一传感器失效的情况下,均具有从正常系统的控制到散障系统的控制的无扰动切换功能和良好的静动态性能.该法简单、实用,具有广泛的工程应用价值.     

四旋翼无人机姿态系统的非线性容错控制设计

本文研究了四旋翼无人机执行器发生部分失效时的姿态控制问题.通过分析其动力学特性,将执行器故障以乘性因子加入系统模型,得到执行器故障情况下四旋翼无人机的姿态动力学模型.在同时存在未知外部扰动和执行器故障的情况下,设计了一种基于自适应滑模控制的容错控制器.利用基于Lyapunov的分析方法证明了所设计控制器的渐近稳定性.在四旋翼无人机实验平台上进行了实验,验证了该算法对存在未知外部扰动和执行器部分失效时四旋翼无人机的姿态控制具有较好的鲁棒性.     

基于LMI方法的不确定连续系统容错控制器设计

本文针对参数不确定系统,将执行器失效情况下闭环系统的二次稳定性容错器控制设计问题,转化为一个基于LMI约束的凸优化问题,通过判定此LMI问题的可行性从而可以得知该系统在执行器失效的情况下是否可以实现容错控制.若可以实现容错控制,则给出了控制器的一个可行解域.进而,还可以考虑系统的其他性能指标,实现多指标控制.     

不确定时滞系统相容指标下的鲁棒容错控制器设计

研究了一类同时具有非线性不确定特性、干扰输入和时滞特性的线性系统鲁棒容错控制问题.在更实际、更一般的执行器故障模式下,利用线性矩阵不等式方法,分析了与鲁棒稳定性能相容的H∞扰动衰减性能指标的取值范围;在指标相容的基础上,给出了鲁棒H∞容错控制器存在的充分条件,以及容错控制器的构造性设计方法.仿真实例验证了方法的有效性.     

不确定离散时滞系统的鲁棒容错控制器设计

研究了具有参数不确定性的离散时滞系统的鲁棒容错控制问题,针对执行器故障和传感器故障分别给出了使闭环系统仍能保证渐近稳定的充分条件,控制器的设计可以通过求解线性矩阵不等式(LMI)方法得到.设计实例及仿真结果验证了该方法的有效性.     

不确定离散时滞系统的鲁棒容错控制器设计

研究了具有参数不确定性的离散时滞系统的鲁棒容错控制问题,针对执行器故障和传感器故障分别给出了使闭环系统仍能保证渐近稳定的充分条件,控制器的设计可以通过求解线性矩阵不等式(LMI)方法得到。设计实例及仿真结果验证了该方法的有效性。     

多输入多输出最小相位系统的执行器故障自适应容错控制

针对一类具有执行器卡死或/和变执行器故障的多输入多输出(MIMO)非线性最小相位系统提出了自适应容错跟踪控制方案.结合系统特征对系统执行器进行分类,用神经网络逼近执行器未知故障函数,采用模型参考自适应容错控制方法设计控制律.所设计的控制律不仅保证闭环系统稳定,而且跟踪误差一致最终有界.仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

鲁棒容错控制系统设计

本文考虑了观测器状态反馈控制系统的容错控制问题，提出了一种对传感器失效具有完整性的控制器设计方法，进而讨论了存在参数摄动的情况，给出了鲁棒容错控制器的设计步骤并用设计实例及仿真结果验证了该方法的有效性。     

带有执行器故障的非线性系统的H_∞容错控制

为了解决复杂非线性系统执行器故障问题,提高系统的安全性和可靠性,本文针对一类带有执行器故障的非线性系统,提出了一种H∞容错控制方法。在假设非线性项满足李普希茨条件的前提下,利用线性矩阵不等式方法,给出了有干扰和无干扰时控制器存在的充分条件。该条件不仅保证了系统在执行器故障和正常情况下均能达到渐近稳定,而且能满足一定的性能指标,对干扰具有很好的抑制作用。最后将该方法应用到了水下机器人航向控制系统中,仿真效果较好,说明所给方法是有效性。     

MIMO网络控制系统的控制器设计

研究了长时延有界的情况下,多输入多输出网络控制系统发生传感器故障时的控制器设计问题。首先,利用容错控制的思想建立了多输入多输出网络控制系统发生传感器故障时的模型。在此基础上,借助切换系统的理论,分析了闭环网络控制系统的稳定性,用线性矩阵不等式（LMI）形式给出了多输入多输出网络控制系统渐近稳定的充分条件和控制器的设计形式。仿真结果表明,该方法可以对多输入多输出网络控制系统中传感器故障问题进行有效的容错控制。     

基于LQR的直升机最优控制系统的设计

设计了直升机LQR最优控制系统，并针对LQR控制中加权矩阵和难以确定的问题，进行了试验分析，从实际控制效果出发．找出了系统响应与和之间遵循的规律，为在利用该方法进行其它控制系统设计中和的选取提供了参考。     

最优鲁棒容错控制新方法及其在飞行控制中的应用*

本文研究了一类参数不确定且传感器失效的多变量系统的容错控制问题，提出了一种基于模型参数的最优鲁棒容错控制器新的设计方法，该方法可用于解决部分传感器失效时的最优容错控制，并给出了某国产飞机纵向飞行控制的仿真结果。     

一种针对传感器故障的容错控制方法

传感器故障严重危害系统的可靠性，为此提出了一种针对传感器故障的容错控制方法。该方法以传感器的故障诊断为前提，从传感器功能冗余的定义出发，进行功能冗余分析，并利用调整观测器增益阵参数的办法来实现容错。仿真实验证明了该方法的有效性。     

分布式系统中基于复制的动态容错模型

基于C/S模型的分布式应用系统中,服务器上服务进程的失效往往会导致系统崩溃或系统性能的下降。文章从提高分布式系统软件容错能力的角度出发,提出一种基于复制的动态容错模型。采用进程复制技术,将复制的服务进程分布到不同主机运行,复制进程通过与主服务进程共享消息缓冲队列,动态地保持运行轨迹一致,当主服务进程失效后,从复制的进程中选取一个作为主服务进程,使系统继续运行。