一类非线性系统的故障重构与容错控制

针对一类满足Lipschitz条件的仿射非线性系统,提出一种执行器故障重构与容错控制方法。通过非奇异变化矩阵对系统进行降阶,设计出滑模故障重构观测器,优化滑模策略,使滑模故障重构观测器渐进估计系统的状态,并给出稳定性分析。运用等价输出控制方法直接获取故障信息,实现执行器故障的检测与重构。设计出主动容错控制器,通过补偿控制,完成执行器故障的容错控制。最后通过数值仿真验证了方法的可行性与有效性。     

未知仿射非线性系统的执行器容错控制设计

针对一类多输入单输出未知仿射非线性系统研究了在执行器发生故障情况下的容错控制问题,基于反步设计和自适应模糊逼近理论给出了控制方案使闭环系统能够同时容忍执行器的卡死和失效故障。在每一步设计中采用一个模糊逼近器来逼近未知函数,其中包括系统函数和由故障引起的未知动态。然后基于Lyapunov稳定性理论设计自适应律在线调节逼近器的参数,使其可以自动补偿故障对系统的影响。最终得到的控制器能够在执行器发生卡死和失效故障的情况下利用未卡死执行器的有效部分保证闭环系统是稳定的,并且输出能够以指定的精度跟踪给定参考信号。仿真算例证实了该方法的可行性和有效性。     

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.     

一类时滞组合系统的优化保成本容错控制

对一类时滞组合系统,研究了依赖时滞的分散状态反馈可靠保成本控制器的设计问题．采用线性矩阵不等式方法,导出了时滞依赖可靠保成本控制器的存在条件和参数化表示．进而,通过建立和求解一个线性矩阵不等式组约束的凸优化问题,给出了优化保成本容错控制器的设计方法．仿真实例验证了这个设计法的有效性．     

输入受限的非仿射纯反馈不确定系统自适应动态面容错控制

针对存在执行器故障和输入饱和受限的非仿射纯反馈不确定动态系统,提出了一种自适应动态面容错控制策略.在不损失模型精度和考虑系统输入饱和受限的前提下,基于中值定理将非仿射系统转化为具有线性结构的时变不确定系统,在此基础上,再利用参数自适应投影技术对有界不确定时变参数进行在线估计,参数估计误差和外界扰动采用非线性动态阻尼技术进行补偿,并利用双曲正切函数和Nussbaum函数处理系统输入饱和受限和控制增益函数方向未知的问题,同时将反演法和动态面法相结合设计鲁棒自适应控制器,消除了反演法的计算膨胀问题,并且在系统出现执行器失效故障的情况下可确保稳定跟踪.最后,根据解耦反推法,基于Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统的半全局一致最终有界.仿真结果验证了所设计控制方案的可行性与有效性.     

一类MISO 最小相位系统的执行器故障自适应容错控制

针对一类具有执行器卡死或/和变执行器故障的多输入单输出(MISO)非线性最小相位系统,提出一种自适应容错跟踪控制方案.采用自适应算法估计系统的不确定性,利用神经网络逼近执行器未知故障函数,以完成执行器组合故障状态下的跟踪控制.所设计的控制律不仅保证了闭环系统稳定,而且所有状态均有界,跟踪误差一致最终有界.仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

一类不确定非仿射非线性系统自适应模糊控制

针对一类非仿射非线性系统提出了自适应模糊控制方法,该方法把不确定非线性系统表示为定常线性子系统加非线性项的形式,然后采用模糊逻辑系统设计补偿器来消除非线性项的影响。引入时变死区函数对模糊逻辑系统中的未知参数进行自适应调节,并对时变死区设计了自适应律。证明了该方法可使闭环系统的所有信号均有界,且使跟踪误差收敛到原点的小邻域内。仿真结果表明了该方法的有效性。     

一类复杂系统的容错控制

研究一类互联系统的容错H∞控制问题,提出了具有相似性的容错控制器的设计方法．当所有执行器正常时,可保证闭环系统稳定和H∞性能;当一些执行器失效时,仍能保证闭环系统稳定和H∞性能,仿真算例证明了该方法的有效性。     

线性系统的容错控制

在这篇文章里 ,我们考虑一类线性系统的鲁棒跟踪控制器设计问题 .对执行器故障和控制面故障情况 ,提出了容错的鲁棒控制器的设计方法 .此设计方法能够保证闭环系统是稳定的     

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。     

Reconfigurable control of Hammerstein systems after actuator failures: stability,tracking, and performance

A new method for the reconfigurable control of stable Hammerstein systems with sector-bounded static nonlinear input characteristics subject to actuator failures is described. It aims at the recovery of the nominal stability, setpoint tracking, disturbance rejection and performance properties by the reconfigured closed-loop system. This article extends the virtual actuator from linear systems to Hammerstein systems and provides sufficient linear matrix inequality conditions for closed-loop stability, and a corresponding synthesis algorithm. It is shown that the approach is robust against uncertainties of the static input nonlinearity in a small-gain sense, and universal in a certain sense. Feasible setpoints for the reconfigured closed-loop system are characterised, and infeasible setpoints are projected to feasible ones. An extension guarantees minimum performance loss. The method is successfully experimentally evaluated using a system of interconnected tanks.     

Adaptive output feedback control using fault compensation and fault estimation for linear system with actuator failure

The problem of linear systems subject to actuator faults（outage,loss of efectiveness and stuck）,parameter uncertainties and external disturbances is considered.An active fault compensation control law is designed which utilizes compensation in such a way that uncertainties,disturbances and the occurrence of actuator faults are account for.The main idea is designing a robust adaptive output feedback controller by automatically compensating the fault dynamics to render the close-loop stability.According to the information from the adaptive mechanism,the updating control law is derived such that all the parameters of the unknown input signal are bounded.Furthermore,a disturbance decoupled fault reconstruction scheme is presented to evaluate the severity of the fault and to indicate how fault accommodation should be implemented.The advantage of fault compensation is that the dynamics caused by faults can be accommodated online.The proposed design method is illustrated on a rocket fairing structural-acoustic model.     

线性不确定时滞系统的可靠保成本控制

讨论了执行器故障下,线性不确定时滞系统的可靠保成本控制问题。提出了更实际、更一般的执行器故障模型;给出了以LMI表达的故障系统渐近隐定以及成本函数有上界的充分条件;进一步对执行器故障情况下的成本函数上界进行了优化,该优化是通过一个LMI组的最小化问题来实现的,对扰动输入具有一定的衰减性能。仿真实例验证了所得结果的有效性。     

从LQR理论设计容错MIMO系统的方法

本文提出了从ＬＱＲ理论设计稳定容错ＭＩＭＯ控制系统的新方法,证明了通过适当选取权矩阵Ｑ或Ｒ,可以构造出在稳定性意义上对执行器或传感器的失效具有容错性能的状态反馈系统,并给了Ｑ、Ｒ的选取方法。     

参数不确定性时滞系统的鲁棒H∞容错控制器设计

研究了一类同时具有参数不确定性、外界干扰和时滞的线性系统执行器失效的问题,给出了该系统一种鲁棒Ｈ∞容错控制器的失效执行器的输出信号是任意能量有界的干扰信号,不确定线性时滞系统的容错控制问题转化成了鲁棒Ｈ∞控制问题,控制器可以通过解修正的代数黎卡提方程得到,而且控制器与时滞常数无关,设计例子证明了所给方法的有效性。     

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。     

Adaptive fault-tolerant vibration control of a wind turbine blade with actuator stuck

ABSTRACT

This paper proposes an adaptive fault-tolerant boundary vibration control method designed to resolve unknown failure and stuck actuator problems in the wind turbine blade control process. The blade is modelled as a distributed parameter system described by two coupled partial differential equations. The proposed boundary control achieved the fact that the vibration of the blade can still be suppressed even when the actuator fails, and the bending and torsional deformation is eventually reduced to zero. Based on the Lyapunov direct method, a fact has been confirmed that the stability of the system is guaranteed under the boundary controller. The effectiveness of the controllers is demonstrated by numerical simulations.     

多指标约束下离散时间系统的满意容错控制

针对一类不确定性由不相关扰动参数矩阵描述的线性离散时间系统,研究了当执行器发生故障时的静 态输出反馈满意容错控制问题．在更实际、更一般的执行器连续增益故障模型下,所设计的控制器确保闭环系统同 时满足期望的区域极点指标、稳态方差指标和H￥ 范数指标约束．分析了容错控制中上述指标的相容性,并给出了 静态输出反馈满意容错控制器的有效设计方法．仿真算例验证了该方法的有效性．     

带有稀疏执行器故障的事件触发网络化系统容错控制

针对一类具有事件触发信息传输机制的网络化控制系统,对系统故障执行器个数进行稀疏约束,研究系统在有限个执行器失效情况下的指数稳定及控制器设计问题。将系统故障执行器个数的约束转化为对控制器增益矩阵行的势约束,利用混合整数方法来解决这类稀疏约束的容错控制问题。在此基础上,利用Lyapunov泛函方法,得出闭环系统在有限个执行器失效情况下系统呈指数稳定的充分条件以及具有行稀疏约束的控制器设计方法。最后,通过一个飞行控制系统的数值仿真实例验证所提控制方法的可行性和有效性。