具有数据包丢失的网络控制系统主动容错控制

在保证稳定性的前提下,究具有数据包丢失的网络控制系统主动容错控制问题.基于一类包含马尔可夫丢包过程的网络控制系统模型,考虑了执行器可能失效的情况。利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,获得了系统的保性能被动容错控制器.从控制性能的角度考虑,针对不同的执行器失效模式,得到了丢包网络环境下系统的主动容错控制器的设计方法.数值示例表明,该控制器设计方法是有效的.

     

具有时延和丢包的NCS H∞保性能容错控制*

针对存在时延和丢包的网络化控制系统,研究执行器或传感器失效时,系统受外部有限能量扰动影响的Hinf保性能容错控制问题。文中将丢包当作一种特殊时延,考虑综合时延的区间快变特性,采用状态反馈控制策略,通过构造适当的Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出了闭环系统对执行器或传感器失效故障具有Hinf保性能容错能力的时滞依赖充分条件,并以求解LMIs的方式给出了最优控制器的设计方法。最后以一个仿真算例验证了文中所述方法的可行性和有效性。     

一类时变时延网络控制系统的鲁棒容错控制

针对一类具有时变时延的不确定网络控制系统,研究存在执行器失效情况的系统鲁棒容错控制问题.基于完整性容错控制思想和李亚普诺夫时延依赖稳定理论,给出了系统对执行器失效具有完整性的充分条件,设计了鲁棒容错控制器.仿真结果表明,该控制器不仅能保证系统鲁棒渐近稳定,而且使系统具有良好的动态性能.     

具有数据包丢失的网络控制系统的保成本容错控制

研究了具有数据包丢失的网络控制系统的保成本容错控制问题．针对一类存在马尔可夫丢包的网络控制系统,考虑更一般的执行器连续增益故障模型,利用李亚普诺夫稳定理论和马尔可夫跳变线性系统理论,构造丢包依赖的李亚普诺夫函数．给出了保持系统均方稳定且满足保成本性能指标的控制器存在的充分条件,并提出了相应的保成本容错控制器设计方法．同时,通过求解优化问题,构造出系统的最优保成本容错控制器．最后给出的数例仿真验证了该控制器设计方法的有效性．     

执行器饱和不确定NCS 非脆弱鲁棒容错控制

针对存在时变时延和丢包的不确定网络化控制系统(NCS), 同时考虑执行器饱和、控制器参数摄动以及非线性扰动等约束, 研究执行器发生结构性失效故障时系统的鲁棒容错多约束控制问题. 基于时滞依赖Lyapunov 方法和容错吸引域定义, 采用状态反馈控制策略推证出了闭环故障不确定网络化控制系统稳定的少保守性不变集充分条件, 并给出了非脆弱鲁棒容错控制器的设计方法以及最大容错吸引域的估计. 仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.

     

基于网络控制的航空器动力系统的容错控制

研究了基于网络控制的航空器时变时滞横向动力学系统的容错控制问题.利用Lyapunov稳定性方法和LMI技术,综合网络的特点采用鲁棒完整性方法设计了针时执行器失效的容错控制器.首先给出了航空器横向动力学系统的时滞线性化一般模型,考虑到网络控制系统的运行特点以及网络中的诱导时延和数据包丢失现象,采用一种分段常值的控制器,设...     

基于LMI的磁浮列车悬浮系统被动容错控制

磁浮列车的悬浮系统是具有多传感器、多控制器的复杂非线性系统,其运行环境十分复杂.一旦发生故障或失效就有可能造成人员伤亡或财产损失.为了提高悬浮系统的安全性和可靠性,针对磁浮列车悬浮系统的电磁铁或功率放大器等执行器故障进行了容错控制问题的研究.在建立磁浮列车悬浮控制系统模型的基础上,从被动容错控制角度出发,采用LMI(线性矩阵不等式)方法设计了悬浮控制系统在执行器故障条件下的容错控制器,并以实际对象参数为例进行了仿真分析.仿真结果表明所设计容错控制器可以实现磁浮列车在故障条件下的稳定悬浮与运行,证明了将基于LMI的被动容错控制策略应用于磁浮列车悬浮控制系统的可行性.     

一体化执行器饱和线性矩阵不等式跟踪容错控制器设计

针对一类执行器幅值饱和的不确定非线性系统,提出了基于线性矩阵不等式的一体化主动容错控制器设计方法.考虑执行器传感器同时故障情形,采用系统增维方法,将原系统等效转化为仅含执行器故障虚拟系统,简化了容错控制器设计.其次采用凸组合法对执行器饱和非线性进行描述,确保控制输入始终在幅值范围以内.在此基础上,设计了集自适应估计律与控制器于一体的主动容错控制器,并将控制器增益解算方法,转化线性矩阵不等式约束下的优化问题.最后通过飞机数值算例验证了设计方法的有效性.     

预设跟踪性能下车辆队列执行器故障主动容错控制

研究预设跟踪性能下的车辆队列执行器故障主动容错控制问题.考虑执行器部分失效和偏移故障情形,设计Luenberger观测器和自适应残差阈值以实现执行器故障检测.在此基础上,为了确保执行器故障下的车辆队列暂态和稳态性能,在预设跟踪性能框架下,设计基于反步法的主动容错控制算法,在满足预设性能的前提下,实现车辆队列跟踪误差有界,且车辆间距满足安全性和紧凑性约束.仿真结果验证了所提出主动容错控制算法的有效性.     

一种少保守性的NCS 鲁棒H∞ 保性能容错控制

研究一类含有时变时延和丢包的网络化控制系统的鲁棒H∞保性能容错控制问题．基于一种状态多时延模型,推导出确保闭环系统在执行器或传感器发生失效故障时具有鲁棒H∞保性能的时滞依赖充分条件,并针对求解具有LMIs约束的凸优化问题,给出了最优鲁棒如保性能容错控制器的设计方法．由于新模型中考虑了时延下界,且证明过程引入了适当自由权矩阵变量,所得结果具有较少保守性．仿真实例验证了所提出方法的有效性．     

Guaranteed cost active fault-tolerant control of networked control system with packet dropout and transmission delay

The problem of guaranteed cost active fault-tolerant controller (AFTC) design for networked control systems (NCSs) with both packet dropout and transmission delay is studied in this paper. Considering the packet dropout and transmission delay, a piecewise constant controller is adopted. With a guaranteed cost function, optimal controllers whose number is equal to the number of actuators are designed, and the design process is formulated as a convex optimal problem that can be solved by existing software. The control strategy is proposed as follows: when actuator failures appear, the fault detection and isolation unit sends out the information to the controller choosing strategy, and then the optimal stabilizing controller with the smallest guaranteed cost value is chosen. Two illustrative examples are given to demonstrate the effectiveness of the proposed approach. By comparing with the existing methods, it can be seen that our method has a better performance.     

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.     

具有数据包丢失的网络控制系统保性能控制

本文研究了一类具有数据包丢失的网络控制系统(NCSs)的建模和保性能控制问题.通过用两个马尔可夫链分别来描述前向通道和反馈通道的丢包过程,将闭环网络控制系统建模成具有两个模式的马尔可夫随机切换系统.基于线性矩阵不等式技术和李亚普诺夫方法得到了闭环系统随机稳定的充分条件,并给出了状态反馈保性能控制器的设计方法.最后通过数值算例验证本文结果的有效性.     

具有数据包丢失的网络控制系统的容错控制

针对一类多输入多输出网络控制系统,将数据包丢失视为系统发生执行器或传感器故障,并用最近一次的采样数据代替本周期未能成功传输的数据,对系统进行容错控制器的设计。首先以控制量丢失为例,基于Lyapunov稳定性理论,推导出了使系统稳定的条件,然后推广到检测量丢失的情况。最后通过仿真示例验证了文中方法的有效性,并对仿真结果进行了分析。     

基于网络QoS的网络化控制系统保性能控制

研究存在时延和丢包的非理想网络传输情况下的网络化控制系统的保性能控制问题,得到了在非理想网络传输情况下的网络化控制系统存在保性能控制律的充分条件,提出了基于网络服务质量(QoS)的网络化控制系统的保性能控制器的设计方法,该方法是一种能够兼顾系统控制性能和网络服务质量的综合性控制方法.通过仿真实例验证了该方法的有效性.     

短时延多包传输网络控制系统的容错控制

研究了存在数据丢失的短时延多包传输网络控制系统在静态调度和动态调度下的控制器设计问题。把未能成功传输数据的传感器节点视为暂时失效,将网络控制系统建模为一类具有时变传感器“故障”的系统。在静态调度策略下,将系统建模为一类具有一定切换规则的周期系统,利用容错控制理论和周期系统理论得到系统稳定性判据;在动态调度策略下,将系统建模为一类具有有限子系统的自主切换系统,利用容错控制理论和切换系统理论给出了系统的稳定性条件。并利用控制器和观测器的协同设计方法给出了系统在静态调度和动态调度下的容错控制律和状态观测器设计方法。数值仿真算例证明了结论的可行性和有效性。     

基于T-S模型的非线性网络控制系统的量化保成本控制

研究一类非线性网络控制系统的量化保成本控制问题．首先在考虑量化因素的影响下,基于Ｔ-Ｓ模糊模型方法建立包含时延、丢包和量化信息的新的非线性网络控制系统模型;其次运用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论和并行分布式补偿（ＰＤＣ）方法给出系统稳定性条件,运用锥补方法和线性矩阵不等式（ＬＭＩ）技术求解量化保成本控制器．仿真结果和横向比较结果验证了该方法的有效性．