传感器失效不确定时滞系统指数稳定H∞可靠控制

针对一类含有时变时滞的不确定线性系统,研究了在传感器发生故障情况下系统指数稳定鲁棒H∞可靠控制器设计问题。通过状态变换,将原系统的鲁棒可靠指数稳定问题转化为另一个等价系统的鲁棒可靠稳定问题,根据Lyapunov稳定性理论,推导出系统存在指数稳定可靠控制器应满足的矩阵不等式和系统具有H∞性能指标应满足的矩阵不等式,并将其转化为两个线性矩阵不等式,给出了状态反馈控制器的设计方法。该方法设计的指数稳定鲁棒H∞可靠控制器,使得时滞系统对于任意允许的不确定性以及一个预先指定传感器子集中任意传感器失效都能够保持鲁棒指数稳定,并使系统具有指定H∞范数的干扰抑制能力。仿真结果表明了该控制器设计方法的有效性。     

不确定线性时滞离散系统的鲁棒容错控制

针对含有传感器失效故障的一类不确定线性时滞离散系统,研究了状态反馈鲁棒容错控制问题,其中参数的不确定性是范数有界的。基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法,设计了一种带有时滞项的状态反馈控制器,使得闭环系统在所有可能的传感器失效故障情况下均是渐近稳定的,给出了该系统对传感器失效具有鲁棒容错能力的一个LMI充分条件,并利用MATLAB的LMI工具箱求解各控制器参数,数值算例和仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

不健全广域信息下时滞非线性鲁棒综合控制器设计

同步相量测量单元(PMU)在电力系统中的广泛应用为基于广域测量系统(WAMS)的广域控制提供了实现条件。由于远方反馈信息的不健全和时滞影响，基于广域信息的闭环电力系统将是一个时滞非线性系统。针对这种时滞非线性系统，结合逆系统理论和鲁棒H￥控制理论，提出不健全广域信息下考虑时滞影响的非线性鲁棒综合控制器的设计方法。首先，应用逆系统方法将强非线性电力系统进行线性化，然后，根据广域信息的不确定性，推导具有干扰输入的时滞线性系统模型，最后，应用线性矩阵不等式(LMI)理论设计该线性系统的鲁棒反馈控制律，进而得到原非线性电力系统的最终控制规律。时域仿真结果表明，当考虑广域信息的不健全和时滞影响时，非线性鲁棒综合控制器仍具有较小的系统过渡时间、振荡次数及振荡幅度，能大幅度增加系统的故障临界切除时间。     

卫星时滞系统的强跟踪鲁棒扩展Kalman滤波

针对具有状态时滞和未知不确定性的卫星姿态控制系统，提出一种强跟踪鲁棒扩展Kalman滤波器，以实现执行器和传感器的并发故障估计。首先，考虑系统噪声，视故障为系统的辅助变量，建立增广时滞非线性系统。然后，提出鲁棒扩展Kalman滤波器，引入鲁棒上界以减少线性化误差。进一步，针对系统过程不确定性导致预测协方差精度较低的问题，引入基于多重次优渐消因子的强跟踪算法，以降低不确定性对滤波精度的影响。最后，给出仿真算例，将所提出方法与鲁棒扩展Kalman算法和扩展Kalman算法进行对比仿真。仿真结果表明，相较于其他两种算法，所提出方法的状态估计和故障估计均方根误差的平均值分别降低了69.2%、60.6%和88.1%、78.9%,仿真结果验证了设计方案的有效性。     

非线性网络化控制系统鲁棒容错控制

针对具有马尔可夫特性时延的网络化控制系统,基于时延准T-S模型,考虑系统参数不确定性的影响,采用状态反馈控制律,通过构造离散Lyapunov泛函,推证出了确保网络化控制系统在传感器发生失效故障时具有鲁棒完整性的充分条件,并以求解LMIs给出容错控制器的设计方法。最后通过仿真验证了文中所述方法的可行性和有效性。     

线性时滞不确定连续系统的鲁棒容错控制研究

以线性不确定时滞系统为模型,应用李雅普诺夫稳定性理论和LMI工具箱,采用状态反馈控制器设计连续系统的容错控制器,研究了线性不确定时滞连续系统的状态反馈鲁棒稳定问题.给出了系统在执行器失效情况下渐近稳定的充分条件及相应的状态反馈鲁棒容错控制器的设计方法,仿真结果验证了该方法的可靠性和有效性.     

不确定滞后系统的鲁棒模型预测控制

对于输入受约束的离散不确定滞后系统，提出鲁棒模型预测控制方法，其中不确定性存在于系统的状态矩阵和输入矩阵当中，且满足范数有界条件。用LMI解决滞后系统的不确定性和约束，针对滞后系统给出了新的鲁棒性能指标上界和系统稳定的充分条件，通过求解LMI凸优化得到状态反馈控制律，对提出的方法进行了数字仿真研究，结果表明，基于LMI约束不确定滞后系统的鲁棒模型预测控制易于求解。适于实际应用。     

不确定关联时滞广义大系统的分散鲁棒镇定

为了研究一类不确定性关联时滞广义大系统的分散鲁棒镇定问题,根据广义系统理论,采用线性矩阵不等式方法,研究了不确定性关联时滞广义大系统的鲁棒稳定性和分散鲁棒镇定控制器设计,分别导出了不确定性关联时滞广义大系统的鲁棒稳定和分散鲁棒镇定的充分条件,且都是一组严格的线性矩阵不等式。当条件成立时给出了分散鲁棒反馈控制律的表示式,并用数值实例对所得结果加以仿真,结果表明所得方法是有效的。     

一种非线性系统鲁棒故障检测的方法

针对非线性动态系统在实际运行的过程中不可避免地存在建模误差、测量噪音和外部扰动等不确定性，文中提出了一种鲁棒的故障检测方法。该方法首先利用径向基神经网络处理测量信号以消除噪音的影响，并通过将系统模型参数表示成区间的形式，把不确定性的影响传播到残差中去，然后比较模型仿真值和信号观测值的一致性，采用自适应阈值的方法实现了对故障的鲁棒检测。最后以某一300MW电站锅炉对流受热面焓温通道为例进行仿真，结果表明该方法不仅对建模误差和测量噪音具有很强的鲁棒性，而且对早期故障检测具有较高的灵敏度，是一种有效的在线故障检测方法。     

基于改进WOA的鲁棒增广扩展Kalman滤波器设计

本文针对一类非线性系统,提出基于广义系统的鲁棒增广扩展Kalman滤波器,结合改进鲸群优化算法寻优系统噪声,以精确估计系统状态量以及并发执行器和传感器故障。首先,视故障为系统的状态变量,建立广义系统,将非线性系统的故障估计转化为非线性广义系统的状态估计。其次,提出鲁棒上界以降低线性化误差对估计精度的影响。然后,利用改进鲸群算法寻优系统噪声,以优化鲁棒增广扩展Kalman滤波器。最后,给出F-16飞机的纵向运动数值模型,使用本文方法与自适应无迹Kalman滤波器以及基于鲸群算法的鲁棒增广扩展Kalman滤波器进行对比仿真,仿真结果表明,相较于其他两种算法,本文方法的故障估计均方根误差降低了50%左右,验证了其优越性。     

Robust feedforward control system considering sudden disturbance for optical disk recording system

This paper proposes a new robust feedforward tracking servo system for optical disk recording systems in the case of a sudden disturbance for the optical disk recording system. In optical recording systems, the tracking servo system must suppress tracking error below its tolerance. This paper designs the robust feedback control system by using the coprime factorization and disturbance observer. The proposed robust feedback control system suppresses the sudden disturbance caused by walking and running. The detecting signal of optical disk recording systems is only a tracking error. Hence, the feedforward controller of the proposed tracking control system is constructed based on both Zero Phase Error Tracking (ZPET) control theory and prediction of tracking error. The experimental results point out that the proposed tracking servo system has a quick and precise tracking response and keeps the residual tracking error below its tolerance. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 156(4): 60– 68, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20257     

Active fault tolerant control of piecewise affine systems with reference tracking and input constraints

An active fault tolerant control (AFTC) method is proposed for discrete‐time piecewise affine (PWA) systems. Only actuator faults are considered. The AFTC framework contains a supervisory scheme, which selects a suitable controller in a set of controllers such that the stability and an acceptable performance of the faulty system are held. The design of the supervisory scheme is not considered here. The set of controllers is composed of a normal controller for the fault‐free case, an active fault detection and isolation controller for isolation and identification of the faults, and a set of passive fault tolerant controllers (PFTCs) modules designed to be robust against a set of actuator faults. In this research, the piecewise nonlinear model is approximated by a PWA system. The PFTCs are state feedback laws. Each one is robust against a fixed set of actuator faults and is able to track the reference signal while the control inputs are bounded. The PFTC problem is transformed into a feasibility problem of a set of LMIs. The method is applied on a large‐scale live‐stock ventilation model. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

单相脉宽调制整流器传感器故障诊断与容错控制

单相脉宽调制(PWM)整流器通常采用网侧电流与直流侧电压双闭环控制系统结构,一旦其检测系统中的传感器发生故障,将导致反馈值出现偏差,影响系统的控制效果与运行安全。设计一种准确可靠的单相PWM整流器网侧电流与直流侧电压传感器故障诊断与容错控制方案。采用解析冗余的方法实现故障诊断,基于单、双极性两种调制方法的开关函数取值设计了系统滑模观测器与状态估计器;将传感器采集值与观测器估计值作差并归一化建立系统残差,故障诊断单元通过比较残差与阈值定位故障传感器并迅速采取容错控制策略,以观测器的估计值代替故障传感器的测量值实现控制系统重构。通过仿真与实验模拟了三种传感器故障,验证了所提出故障诊断与容错控制方案的有效性与可靠性。     

基于二次差分的永磁同步电机电流传感器故障诊断方法

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统中电流传感器的典型故障,提出一种基于二次差分的电流传感器故障诊断方法。该方法通过判断电流残差与阈值的关系定位故障传感器,通过计算电流传感器输出电流的二次差分和周期电流积分识别故障类型。该方法能够准确识别出电流传感器的四种典型故障类型,为故障后的容错及维修提供准确信息,且由于对电流残差进行了周期性重构,增强了算法的鲁棒性。仿真和试验结果表明,该方法能够准确定位并识别故障传感器,且对参数不匹配及电流扰动具有较好的鲁棒性。     

降维观测器状态反馈系统的鲁棒容错控制

对具有不确定参数的连续控制系统，针对传感器失效，研究了鲁棒容错控制器的设计问题．由于系统往往状态不可直接获得，本文给出了当系统采用Luenberger降雏观测器实现状态反馈时，既保证闭环系统鲁棒稳定，又保证系统具有完整性的鲁棒容错控制器的设计方法。数值算例表明了文中提出的控制器设计方法的有效性。     

基于多模型鲁棒输入训练神经网络协同的燃气-蒸汽联合循环机组传感器故障诊断方法

为提高燃气-蒸汽联合循环机组传感器测量值的准确性及可靠性,提出了一种基于多模型鲁棒输入训练神经网络（RITNN）的燃气-蒸汽联合循环机组传感器故障诊断方法。该方法建立若干燃气-蒸汽联合循环重要参数的数据重构模型,并对各模型进行优先级划分,以串并联方式设定模型间关系,通过可靠参数的逐级生成和传递,有效抑制了多传感器显著故障产生的残差污染,提高了故障诊断的准确性及可靠性,进而给出了传感器故障诊断流程,建立了完整的传感器故障诊断系统。以某200 MW级燃气-蒸汽联合循环机组为研究对象,对多传感器故障进行诊断,并与RITNN单一模型方法和输入训练神经网络（ITNN）单一模型方法进行对比,结果表明,提出的多模型RITNN故障诊断方法诊断精度更高,可保证燃气-蒸汽联合循环机组稳定运行。     

Robust adaptive control using a combined approach

Direct control, indirect control and variable structure methods are combined with high-gain feedback in this paper for the robust adaptive control of first-, second- and third-order plants with increasing levels of uncertainty. The latter include external disturbance, unmodelled dynamics, time delay and sensor noise. A judicious combination of the methods is found to result in satisfactory response in most cases.     

Fault detection and fault-tolerant control of interior permanent-magnet motor drive system for electric vehicle

This work presents a control strategy that provides fault tolerance to the major sensor faults which may occur in an interior-permanent-magnet-motor (IPMM)-based electric vehicle propulsion drive system. Failures of a position sensor, a dc-link voltage sensor, and current sensors are all included in the study assuming no multiple faults. For each possible sensor fault, a corresponding method of detection or diagnosis is provided. Additionally, once the fault is detected, the control scheme is automatically reconfigured to provide post-fault operational capability. A state observer is used to provide missing current information in the case of current sensor faults. Experimental results demonstrate the effectiveness of both the fault detection algorithm and the reconfigurable control scheme. The resulting IPMM drive system proves to be resilient to sensor failures while providing smooth transition to the post-fault operational mode.     

柔性机械臂振动控制中的压电传感器故障诊断

压电传感器常被应用于结构的振动控制中,为了解决压电传感器故障给控制系统的带来的不稳定问题,根据压电柔性臂振动用压电传感片故障的特点,提出运用小波包变换和RBF神经网络的故障诊断方法。首先运用小波包分解和重构原理将传感器输出信号分解到不同频段中,提取每个频段的能量作为状态监测的特征向量,作为RBF网络的输入,然后利用最佳的RBF神经网络进行压电传感器故障分类。实验结果表明该方法具有良好的非以此线性跟踪能力,置信度达到90%,为后续振动容错控制研究奠定良好的基础。