基于事件触发的执行器饱和NCS容错控制

针对具有网络时延和执行器部分故障的网络化控制系统,考虑系统模型可能具有的参数不确定性以及未知扰动,研究执行器饱和时的稳定性问题。对网络时延提出离散事件触发机制,执行器部分故障采用故障矩阵方式,饱和项采取线性凸包法,由此推证出了闭环系统模型。构造Lyapunov 泛函,得出闭环系统在吸引域内达到稳定的充分必要条件,由此得到相应控制器的设计方法。利用仿真证明上述对系统的处理确实可以使系统达到渐近稳定,而事件触发机制也确实可以减少数据量的传输。     

带有通讯约束的网络化控制系统容错控制技术研究

文中研究了针对具有通讯约束的网络化控制系统存在执行器增益故障的容错控制问题. 提出一种静态调度策略, 利用周期通讯序列的方法调度网络资源及网络可用通道. 该研究的创新处在于首先将具有周期通讯序列及执行器故障的网络化控制系统建模为一个周期的切换系统, 并提出了基于调度依赖的利亚普诺夫函数方法对系统容错控制器进行设计. 由于调度策略使得在每个采样时刻存在数据丢失, 文中分别利用0值和上一时刻采样值替代所丢失的数据. 更进一步的, 当考虑控制对象存在外界能量有界干扰时, 分别就上述两种情况讨论了其鲁棒容错控制器的设计问题. 最后, 通过仿真实例证明了所提方法的有效性.     

含执行器故障的切换非线性系统的事件触发自适应模糊容错控制

本文研究在平均驻留时间约束下,一类含有执行器故障的切换非线性系统输出反馈自适应模糊事件触发容错控制问题.首先,建立了一个模态依赖的状态观测器估计不可测量状态.利用模糊逻辑系统来逼近未知项.其次,构建自适应模糊容错事件触发控制方案能够节省网络资源和数据传输.然后,通过构造多Lyapunov函数和平均驻留时间法,证明闭环系统所有状态半全局一致最终有界的同时排除了Zeno现象.最后,通过数值仿真验证该方法的有效性.     

含执行器故障的切换非线性系统的事件触发自适应模糊容错控制

本文研究在平均驻留时间约束下,一类含有执行器故障的切换非线性系统输出反馈自适应模糊事件触发容错控制问题.首先,建立了一个模态依赖的状态观测器估计不可测量状态.利用模糊逻辑系统来逼近未知项.其次,构建自适应模糊容错事件触发控制方案能够节省网络资源和数据传输.然后,通过构造多Lyapunov函数和平均驻留时间法,证明闭环系统所有状态半全局一致最终有界的同时排除了Zeno现象.最后,通过数值仿真验证该方法的有效性.     

基于事件触发的网络化T-S模糊系统容错控制

研究了基于事件触发的网络化T-S模糊系统容错控制问题．首先针对一类具有随机执行器故障的网络化T-S模糊系统,提出一种有效减少数据传输量的事件触发机制．然后在综合考虑事件触发机制和控制器与T-S系统前件变量的异步的情况下,建立一种能同时描述事件传送策略、执行器失效、网络诱导时延和异步前件变量的新颖模型．利用李亚普诺夫泛函方法,得到保守性较小的闭环T-S系统均方渐近稳定条件和相应的容错控制器设计方法．实例表明了本文所得结果的有效性．     

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。     

事件触发非均匀传输NCS少保守性鲁棒H∞主动优化选择容错控制（修改稿）

在DETCS下,针对具有执行器故障严重程度可区分的NCS,研究了少保守性鲁棒 容错控制器的离线设计及其在线主动优化选择的主被动融合容错控制问题。首先,应用“偏序”的概念,对故障进行严重程度区分。其次,构建了主被动融合容错控制结构框架;再次,基于建立的模型,针对“正常”、“轻微”、“中度”及“重度”等4类不同严重程度故障模式集,通过构造Lyapunov-Krasovskii泛函,利用改进的Wirtinger不等式、互反凸引理等技术,给出了离线设计少保守性鲁棒 容错控制器集合的方法;然后,在线运行时根据故障诊断的严重程度,按性能最优及少切换的选择策略优化投切对应的容错控制器;最后,通过仿真算例验证所提方法的可行性和有效性。     

风能转换系统执行器故障主动容错控制

提出了一种新颖的风能转换系统滑模主动容错控制策略.针对风能转换系统执行器故障,运用预测控制思想和迭代算法,设计了一种故障观测器.在设定的优化时域长度内,利用实际系统与故障观测器的输出差值,通过反复迭代运算,不断地对虚拟故障信号进行调整,使其能有效地拟合实际系统执行器故障,并根据故障观测值实时调整滑模容错控制器结构.未发生故障时,故障观测值为零,系统在滑模控制器控制下稳定运行;执行器发生故障时,运用故障观测值实时调整滑模容错控制项,并用双曲正切函数代替符号函数,消除抖动.仿真实验结果表明,滑模容错控制器下的系统具有良好的容错能力,提高了风能转换系统最大风能捕获效率.     

执行器故障及外界干扰下动态系统的容错控制

研究执行器故障和外界扰动同时存在时动态系统的容错控制问题, 推广和改进了现有相关结果. 具体包括以下几方面: 所提方法不涉及求解含执行器故障变量(时变且未知)的Lyapunov方程; 在设计和实现本文提出的控制方案时, 不需要对执行器故障范围界值进行人工估算; 能有效抑制执行器故障及有界和无界外部干扰对系统性能的影响. 在一定意义上, 现有相关结果仅是本文的一个特例, 且本文所提方案更有效、更易于设计和实现, 因为它不依赖于故障的任何解析信息, 无需知道执行器故障发生的时间及界值大小等.     

网络化控制系统的故障诊断与容错控制

介绍了网络化控制系统几类故障诊断与容错控制方法的基本思想。故障诊断与容错控制对于控制工程实践特别是对安全性有严格要求的控制系统是十分重要的。网络化控制系统通过共享网络资源实现控制而带来了各种优越性的同时,也给传统的控制理论带来了新的挑战。因此需要发展适用于此类异步的、基于信包的控制系统的控制理论与技术。网络化控制系统基于数学模型的故障诊断问题,在建立恰当的网络化系统模型后,可转化一类特定的时延系统故障诊断问题。     

基于降维观测器的网络控制系统的容错控制

针对被控对象是线性定常系统的网络控制系统,设传感器与控制器均为时间驱动,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。此类系统相当于一个有限子系统的切换系统。借助容错控制和切换系统理论,利用Luenberger降维观测器估计系统状态,采用李亚普诺夫理论和线性矩阵不等式描述方法,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件和控制器的设计方法。通过Matlab数值仿真算例,证明了分析方法和结果的有效性。     

基于输出反馈网络化控制系统鲁棒容错控制

研究了一类具有时延不确定性的网络化控制系统的鲁棒容错控制问题.针对以往控制器大多采用状态反馈的形式,而对功能和结构复杂的网络化控制系统全部状态往往难于测取,因而状态反馈形式的控制器在应用中会受到限制,完整性问题的结果也主要基于0-1故障模型.采用动态输出反馈控制策略,针对网络化控制系统的时延和不同步对系统产生的影响,基...     

执行器受限下离散网络控制系统容错控制

随着自动控制、计算机科学以及通讯技术等飞速发展,近十年来网络控制系统(NCSs)已经在工业控制、航空航天以及物联网等领域得到广泛的应用。针对离散时间网络控制系统存在执行器饱和与故障的情况,充分考虑网络诱导时延和参数不确定等影响,提出了一种容错控制设计方法,将被控系统转化为一类存在扇形有界不确定性和非线性项的闭环控制系统,利用Lyapunov稳定性理论和时延上界信息进行泛函构造并利用Jenson不等式放大技术估计泛函差分更紧上界,得到确保闭环系统渐近稳定的充分性条件,再基于线性矩阵不等式(LMI)技术得到控制器增益设计方案,最后利用对比仿真验证了方法的有效性并且能降低保守性。     

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.     

基于事件触发机制的NNCS混合非脆弱容错控制

针对具有执行器故障和外界有限能量扰动的非线性网络化控制系统（NNCS），研究了离散事件触发通讯机制（DETCS）下的主—被动混合非脆弱容错控制器的设计问题。首先考虑了故障集，基于李亚普诺夫方法和状态反馈控制策略设计了被动非脆弱容错控制器，使得系统在发生已知故障类型时能够维持自身稳定，在发生未知故障初期减缓系统性能下降的速度。其次，基于H_∞理论设计的故障估计器在线实时检测系统故障，一旦获得未知故障信息，立即重构控制器进行补偿，确保系统渐近稳定并满足性能指标。最后，仿真算例验证了所提方法的正确性和有效性。     

一类非仿射系统的 PI-like 容错控制

针对存在执行器故障的不确定非仿射动态系统,研究其跟踪控制问题. 在不太苛刻的Lipschitz条件下,提出了一种成本低、易于设计的用户友好类似比例积分(Proportion integration, PI)的控制策略, 和传统PI控制方法不同,这里的“比例”“积分”增益的确定无需反复试凑过程, 并且在系统可能出现执行器失效故障的情况下可以确保稳定跟踪.     

基于观测器的网络控制系统的故障检测

研究了具有输出传输长时延的网络控制系统基于观测器的故障检测,在总结其设计方法的基础上利用预测状态作为控制器的输入,设计了具有延迟补偿功能的状态观测器,通过求取观测器增益矩阵来使得状态重构能跟上实际状态的响应性能。产生的残差信号对干扰信号和不确定项具有较强的鲁棒性,同时对故障信号具有较高的灵敏度。最后给出了网络控制系统基于观测器的故障检测的设计步骤。     

一类随机时延网络化控制系统的容错控制研究

将一类具有随机时延的网络化控制系统建模为具有马尔可夫延迟特性的离散跳变线性系统．借助跳变线性系统理论和容错控制的思想，研究了随机时延网络化控制系统的执行器失效问题．仿真结果验证了所提方法的有效性．