基于LMI的不确定切换系统极点配置

研究了一类不确定线性切换系统基干状态反馈的援点配置和LMI方法问题。此类切换系统不仅具有未知但有界的结构不确定性,而且具有外部扰动。利用公共Lyapunov函数,得到一稳定切换控制策略来保证:(1)备线性子系统的特征值位于左半复平面的选定圆内,(2)最小化闭环切换系统的扰动衰减水平。在各子系统不稳定的前提下,设计切换系统的状态反馈控制器,使得在任意切换策略下系统的闭环极点配置在左半复平面,且具有良好的扰动衰减水平,系统渐近稳定。得到了切换系统可状态反馈镇定的充分条件,然后用易于求解的线性矩阵不等式形式表示出结果;最后通过仿真验证所设计的切换系统在状态反馈控制器下渐近稳定,且具有良好的投点配置和最小γ衰减水平。     

针对传感器故障的容错控制问题的数值解

针对状态反馈闭环系统中的传感器故障容错控制问题,先基于稳定多项式分解导出该容错控制问题状态反馈闭环系统稳定的充分必要条件.在此基础上,基于相容非线性方程组数值解法,提出具有传感器故障容错控制的状态反馈律设计方法.还基于数值优化解方法,提出面向闭环系统极点配置的另一状态反馈容错控制律设计方法.计算机仿真算例表明此方法的有效性.     

针对传感器故障的容错控制问题的数值解法

针对状态反馈闭环系统中的传感器故障容错控制问题，先基于稳定多项式分解导出该容错控制问题状态反馈闭环系统稳定的充分必要条件。在此基础上，基于相容非线性方程组数值解法，提出具有传感器故障容错控制的状态反馈律设计方法。还基于数值优化解方法，提出面向闭环系统极点配置的另一状态反馈容错控制律设计方法。计算机仿真算例表明此方法的有效性。     

随机非完整链式系统的自适应状态反馈镇定

基于反步技术,对带有不确定非线性项和不确定非线性系数的随机非完整链式系统,设计了自适应状态反馈镇定器.给出了能够保证系统依概率几乎渐近稳定到平衡点的切换控制.最后用仿真验证了控制器的有效性.     

不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制

讨论了一类不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制问题．首先,基于多Lyapunov函数方法,设计状态反馈控制器以及切换律,使得对于所有允许的不确定性．相应的闭环系统渐近稳定又具有指定的L2-增益．该问题可解的充分条件以一组含有纯量函数的偏微分不等式形式给出,此偏微分不等式较一般Hamilton-Jacobi不等式更具可解性．所提出的方法不要求任何一个子系统渐近稳定．接着作为应用,借助混杂状态反馈策略讨论了非切换不确定非线性系统的鲁棒H∞控制问题．最后通过一个简单例子说明了控制设计方法的可行性．     

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.     

含有输入时滞的不确定T-S模糊系统的滑模控制

研究同时包含输入时滞和状态时滞的不确定T-S模糊系统的滑模控制问题,其中非线性不确定项是未知的,并且不满足匹配条件.针对被控对象的T-S模糊模型,设计一种基于积分型切换面的滑模控制器,并利用线性矩阵不等式技术和李亚普诺夫稳定性理论,给出滑模动态渐近稳定的充分条件,设计滑模控制律使系统状态保持在切换面上.仿真结果表明,该方法能有效消除非线性不确定性和输入时滞给系统带来的影响.     

非线性切换系统基于观测器的容错控制器设计

针对一类具有执行器故障的非线性切换系统,研究基于系统状态估计和故障重构的容错控制问题.首先,在具有平均驻留时间(ADT)的切换信号下,设计一种切换PI观测器作为状态-故障估计器,以达到对系统状态和故障同时渐近估计的目的;其次,基于线性矩阵不等式,给出非线性切换系统观测器存在的充分条件;再次,基于PI观测器给出的状态和故障估计,提出一种非线性切换系统的容错控制器设计方法;最后,以一个电子电路为仿真实例进行分析,验证了所提出方法的可行性和适用性.     

具有分布时滞不确定中立型系统的滑模控制

针对一类含有分布时滞和不满足匹配条件的不确定中立型系统,通过利用Lya-punov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法进行了滑模控制研究。首先,选取了依赖于当前状态和状态时滞的滑模面;设计了包含等效控制和非线性切换控制的滑模控制器使得系统满足滑模到达条件,即确保了系统在有限时间内到达滑模面。通过构造适当的Lyapunov函数,利用积分不等式技术,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件。该充分条件通过采用虚拟反馈控制思想,结合状态反馈的极点配置方法,转换为线性矩阵不等式的形式,可通过Matlab中的LMI工具箱进行方便的求解。具体算例说明此方法的有效性。     

一类不确定广义系统的分散容错控制

讨论一类不确定广义系统分散容错控制器设计问题.首先利用线性矩阵不等式(LMI)设计分散状态反馈控制器,使得广义系统执行器未出现故障时渐近稳定;接着针对广义系统的部分执行器出现故障的情况设计分散状态反馈控制器,使得闭环广义系统渐近稳定;进而利用LMI设计广义系统在分散状态反馈作用下具有完整性的容错控制器;同时对传感器故障情形设计了广义系统在分散输出反馈作用下具有完整性的容错控制器,得到了不确定广义系统关于执行器和传感器的分散容错控制器设计的方法.将所设计的控制器用于实际电子网络系统,验证了所提出方法的有效性.     

基于NCS时延模型的鲁棒容错控制器

研究了一类具有未知扰动和参数不确定性的网络化控制系统的鲁棒容错控制问题.针对NCS的时延和不同步对系统产生的影响,基于将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵不确定性的NCS模型,同时考虑系统参数不确定性和未知扰动对系统的影响,应用Lyapunov稳定性理论和LMI方法,采用状态反馈控制策略,推证出了保证闭环网络化控制系统在执行器或传感器发生失效故障时仍渐近稳定的充分条件,并通过求解线性矩阵不等式组方便地得到了容错控制器的设计方法,最后用仿真算例验证了此方法的可行性和有效性.     

不确定时滞系统鲁棒容错控制研究

研究一类不确定时滞系统的鲁棒容错控制问题。针对既有状态滞后,又有控制输入滞后,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,通过引入无记忆状态反馈控制器,基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法,给出了一个在传感器完全失效或执行器完全失效故障情况下具有鲁棒容错性能的充分条件,并用求解线性矩阵不等式组方便地得到容错控制器设计结果。最后用算例验证了该设计方法的有效性和可行性。     

一类不确定非线性切换系统的鲁棒容错控制

研究一类不确定非线性切换系统的鲁棒容错控制问题,当执行器失效或部分失效时,利用Lyapunov函数法建立切换闭环系统混杂状态反馈容错控制器存在的充分条件;然后运用线性矩阵不等式将鲁棒容错控制器设计问题转化为一组线性矩阵不等式的可行解问题,从而借助Matlab中线性矩阵不等式工具箱求解;最后通过数值算倒验证了所提出设计方法的有效性.     

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。     

Quadratic stabilizability of switched linear systems with polytopic uncertainties

In this paper, we consider quadratic stabilizability via state feedback for both continuous-time and discrete-time switched linear systems that are composed of polytopic uncertain subsystems. By state feedback, we mean that the switchings among subsystems are dependent on system states. For continuous-time switched linear systems, we show that if there exists a common positive definite matrix for stability of all convex combinations of the extreme points which belong to different subsystem matrices, then the switched system is quadratically stabilizable via state feedback. For discrete-time switched linear systems, we derive a quadratic stabilizability condition expressed as matrix inequalities with respect to a family of non-negative scalars and a common positive definite matrix. For both continuous-time and discrete-time switched systems, we propose the switching rules by using the obtained common positive definite matrix.     

基于积分二次约束不确定时滞大系统的鲁棒容错控制

针对一类不确定时滞大系统,研究执行器或传感器失效情况下的鲁棒容错控制。通过运用积分二次约束、线性矩阵不等式及Lyapunov函数的新分析方法,得到无摄动时滞大系统具有鲁棒容错控制的时滞依赖稳定性判据。通过推导获得不确定时滞大系统的时滞依赖稳定性判据,设计鲁棒容错控制器。     

多目标约束下的满意容错控制方法

对一类不确定性不满足匹配条件的线性系统, 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. 在连续型的执行器故障的模式下, 利用线性矩阵不等式技术, 提出了多目标容错控制性能的相容性判别条件, 分析了与圆域极点指标相容的H∞指标和H2指标的取值范围, 并在相容指标约束下给出了有效的满意容错控制器的设计方法. 对歼击机纵向通道控制系统的仿真结果表明, 本文提出的方法是有效的.     

Fault-tolerant control systems design via subdivision of parameter region

This paper presents a linear matrix inequality （LMI） approach to solve the fault-tolerant control （FTC） problem of actuator faults. The range of actuator faults is considered as a parameter region and subdivided into several subregions to achieve a certain desired performance specification. Based on the integral quadratic constraint （IQC） approach, a passive fault-tolerant controller for the whole fault region and multiple fault-tolerant controllers for each fault subregion are designed for guaranteeing stability and improving performance of the FTC system, respectively. According to the estimation of parameters by FDI process, the corresponding subregion controller is chosen for the stability and optimal performance of closed-loop systems when the fault occurs. The case of incorrect estimation is also considered by comparing the performance index between the switched controller and the passive fault-tolerant controller. The proposed design technique is finally evaluated in the light of a simulation example.