延迟不确定马尔科夫跳变系统的执行器和传感器故障同时估计方法

针对具有参数不确定和延迟环节的马尔科夫跳变系统,在状态转移概率矩阵（Transition probability matrix,TPM）不确定的情形下,讨论了其执行器和传感器故障同时估计的方法.通过扩展系统状态,将系统转换为一个具有马尔科夫跳变参数的广义描述系统,基于此广义描述系统设计马尔科夫跳变观测器实现对其状态和传感器故障的估计.与此同时,还设计了一组自适应律对执行器故障进行在线调节.通过求解一组线性矩阵不等式最优化问题,得到观测器存在的充分条件.最后,针对两个数值实例,验证了所设计方法的有效性.     

具有非线性扰动多时滞系统的鲁棒故障检测

基于状态观测器的方法研究了一类具有非线性扰动的多重状态时滞系统的鲁棒故障检测问题，应用RBF神经网络逼近系统的非线性扰动，采用线性矩阵不等式(LMI)给出了与时滞上界相关的增益阵设计方法，并利用Lyapunov函数和一致有界引理证明了故障检测残差信号的一致有界稳定条件和对非线性扰动的鲁棒性，仿真示例说明了该方法的有效性。     

一种新的基于自适应观测器中立时滞系统故障估计的设计方法

研究了基于自适应观测器中立时滞系统的故障估计问题. 首先, 本文提出了一种新的快速自适应故障估计算法提升了故障估计的快速性和准确性. 同时, 一个时滞相关的判据用于减少设计过程中的保守性, 特别对于小时滞系统. 然后, 应用线性矩阵不等式技巧, 给出了详细的设计步骤. 最后, 仿真结果验证了所提方法的有效性.     

不确定飞行控制系统中断故障检测与分离

研究不确定飞行控制系统执行器中断故障检测与分离问题,同时设计了状态反馈控制器和检测器,在保证闭环控制系统稳定的前提下,通过设计的检测器对系统状态进行重组以产生残差进而检测执行器的中断故障。此外,通过设计一组分离器,可以确定出执行器发生故障的位置。最后,通过研究一个飞行控制系统模型验证了所提出方法的有效性。     

基于概率密度函数的时滞依赖故障检测与诊断

针对包含时滞的随机分布系统,提出了一种基于概率密度函数（PDF）的时滞依赖故障检测与诊断方法。建立了基于PDF信息的故障检测残差,利用故障检测与诊断理论,设计了基于线性矩阵不等式的故障检测观测器和故障估计器,并且通过了稳定性分析,实现了对该系统的故障检测以及估计。通过数值仿真,证明了该方法的有效性。     

含状态时滞及执行器饱和不确定系统反馈镇定及L2增益分析

研究了具有控制饱和状态时滞不确定系统的L2控制问题,提出了状态反馈方法,利用Lyapunov函数可获得时滞相关的线性矩阵不等式.线性矩阵不等式条件可保证闭环系统无干扰时鲁棒内稳定性和在某椭球内预先给定的有干扰时L2性能水平,该不等式通过引入辅助矩阵解除了执行器饱和对系统的影响而更易于实现且减小了保守性.采用线性矩阵不等式技术,将控制器存在的充分条件转化为凸优化问题.在此基础上设计了系统的状态反馈控制器,最后用数值仿真验证了所提出方法的可行性.     

不确定时滞系统执行器故障模式下的满意容错控制

针对含有不确定参数的离散时滞系统,在执行器增益故障情况下,研究了含时滞记忆的状态反馈满意容错控制器的设计问题.在采用合理的执行器故障描述条件下,分别给出了无外界扰动输入时含有时滞记忆和无时滞记忆状态反馈鲁棒容错控制器的存在条件;进一步给出了在H∞扰动衰减指标约束下,含有时滞记忆和无时滞记忆状态反馈鲁棒容错控制器的设计方法.仿真算例验证了该方法的有效性.     

不确定动态系统的执行器故障检测与重构

讨论不确定动态系统的执行器故障检测与重构问题.以滑模观测器为基础,利用状态和输出变换方法与奇异值分解方法相结合对系统进行降阶,提出一种鲁棒故障重构观测器.给出了优化滑模策略,并作了严格论证,保证对系统不确定性具有鲁棒性和跟踪系统状态的收敛性.应用等价输出控制的概念和设计的鲁棒故障重构观测器,获取故障信息并实现执行器故障的检测与重构.最后通过数值仿真验证了该方法的有效性和可靠性.     

一类非线性时滞系统的H_∞鲁棒故障检测滤波器设计

研究一类受时变时滞影响的非线性不确定系统H∞鲁棒故障检测滤波器设计问题.首先采用基于观测器的故障检测滤波器作为残差产生器,将故障检测滤波器设计归结为H∞滤波问题;然后应用Lyapunov-Krasovskii方法,推导并证明了问题可解的依赖时滞的充分条件,通过求解线性矩阵不等式得到了观测器增益矩阵的解;最后通过算例验证了所提出方法的有效性.     

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.     

不确定短时延网络控制系统的故障检测

针对远程被控对象为线性模型,且网络诱导时延小于一个采样周期的一类网络控制系统(NCS),假设可能发生执行器故障,对系统进行故障检测。将随机时延对系统的影响转化为未知有界条件下的不确定项,建立了系统的离散数学模型。按照时延补偿策略设计了系统的故障观测器,并基于Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式理论,推导出了整个观测器系统全局渐近稳定的充分条件。仿真例子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。     

非均匀采样数据系统的故障检测

针对目前涉及较少的非均匀采样数据系统故障检测研究,研究了一类基于观测器的故障检测滤波器设计问题;对于非均匀采样数据系统,首先利用提升技术推导出系统的提升状态空间模型,然后选用基于未知输入观测器的故障检测滤波器来作为残差产生器;同时给出一种故障检测滤波器设计的H_∞最优化设计方法,并给出其最优解及存在条件;最后通过一个示例进行验证,结果证明了该方法的有效性;该方法能够有效地实现对非均匀采样数据系统的故障的检测。     

A Robust Fault Estimation Scheme for a Class of Nonlinear Systems

This paper presents an observer‐based robust fault estimation scheme for a class of nonlinear systems. We consider the system where the fault enters both the state and output equations via unmeasurable nonlinear functions, for which currently no fault estimation scheme exists. The proposed scheme exploits the special structures and information embedded in the fault‐dependent nonlinear functions. We propose a design method to minimize the ?₂ gain from the disturbances to the fault estimation, and provide conditions for the existence of such observers. The effectiveness of this scheme is demonstrated on a nonlinear single‐link flexible joint robot system with disturbances.     

受约束时滞系统的抗饱和补偿器增益设计

Systems that are subject to both time-delay in state and input saturation are considered.We synthesize the anti-windup gain to enlarge the estimation of domain of attraction while guaran-teeing the stability of the closed-loop system. An ellipsoid and a polyhedral set are used to bound the state of the system, which make a new sector condition valid. Other than an iterative algorithm, a direct designing algorithm is derived to compute the anti-windup compensator gain, which reduces the conservatism greatly. We analyze the delay-independent and delay-dependent cases, respectively. Finally, an optimization algorithm in the form of LMIs is constructed to compute the compensator gain which maximizes the estimation of domain of attraction. Numerical examples are presented to demonstrate the effectiveness of our approach.     

不确定线性时滞随机系统的最优保性能控制

对一类具有状态时滞的不确定线性随机系统,研究了保性能状态反馈控制律的设计问题。采用线性矩阵不等式方法和伊藤公式,导出了保性能控制律的存在条件。进而,通过求解一个线性矩阵不等式约束的凸优化问题,提出了最优保性能控制律设计方法。最后用数值例子说明了该方法的有效性。     

双容液位系统的不确定时滞的鲁棒容错控制

针对双容液位控制系统的执行器失效等故障,通过线性化建模,研究了鲁棒自适应容错控制问题。首先在系统无故障正常工作时,考虑建模误差、输入信号的稳定性、系统参数等不确定性因素,利用不确定性上界自适应估计,设计了不确定时滞鲁棒控制器。同时,对系统进行故障检测,研究了一种修正控制律的自适应鲁棒容错控制器设计方法,该控制器通过修补执行器故障所带来的影响使该系统最终有界稳定。最后,通过仿真实验,验证了提出方法的有效性。