一类概率依赖的随机网络系统的随机容错设计

针对网络控制系统的传感器、执行器和网络时延具有随机性这一现象,引入相互独立的Bernoulli随机变量序列作为传感器失效故障、执行器失效故障的开关矩阵,将时延的变化区间任意分成两个小区间,引进Bernoulli随机变量并将其概率分布引入到系统矩阵中,建立随机的网络化控制系统模型,研究了该系统存在传感器失效故障、执行器失效故障及二者同时失效故障情况下的随机容错控制问题。基于Lyapunov稳定性理论,结合线性矩阵不等式技术,给出了确保系统均方指数稳定的条件,该条件不仅依赖于时延的上下界,还依赖于时延的概率分布。数值实例说明结论是有效的。     

基于LMI的磁浮列车悬浮系统被动容错控制

磁浮列车的悬浮系统是具有多传感器、多控制器的复杂非线性系统,其运行环境十分复杂.一旦发生故障或失效就有可能造成人员伤亡或财产损失.为了提高悬浮系统的安全性和可靠性,针对磁浮列车悬浮系统的电磁铁或功率放大器等执行器故障进行了容错控制问题的研究.在建立磁浮列车悬浮控制系统模型的基础上,从被动容错控制角度出发,采用LMI(线性矩阵不等式)方法设计了悬浮控制系统在执行器故障条件下的容错控制器,并以实际对象参数为例进行了仿真分析.仿真结果表明所设计容错控制器可以实现磁浮列车在故障条件下的稳定悬浮与运行,证明了将基于LMI的被动容错控制策略应用于磁浮列车悬浮控制系统的可行性.     

基于时滞状态反馈的D稳定容错控制

容错控制是使设计的控制系统能对可能发生的故障具有一定的容错能力，该问题直接关系到控制系统运行的可靠性和安全性。该文基于Lyapunov稳定性理论和Riccati方程，针对线性离散一步时滞系统，引入一步时滞状态反馈，研究了传感器失效后有一定性能保证的D稳定容错控制问题，在给出对传感器失效具有完整性的D稳定容错控制系统需满足的一个充分条件的基础上，进而给出控制器的设计方法和步骤，并推广至执行器失效情况，仿真实验验证了该方法的有效性，与引入状态反馈控制律相比，此方法有更好的动态平稳性。     

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．     

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.     

执行器饱和不确定NCS 非脆弱鲁棒容错控制

针对存在时变时延和丢包的不确定网络化控制系统(NCS), 同时考虑执行器饱和、控制器参数摄动以及非线性扰动等约束, 研究执行器发生结构性失效故障时系统的鲁棒容错多约束控制问题. 基于时滞依赖Lyapunov 方法和容错吸引域定义, 采用状态反馈控制策略推证出了闭环故障不确定网络化控制系统稳定的少保守性不变集充分条件, 并给出了非脆弱鲁棒容错控制器的设计方法以及最大容错吸引域的估计. 仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.

     

具有时变时延的网络化LPV系统的容错控制

针对一类具有时变时延以及Lipschitz非线性项的网络化线性参数变化系统,研究了系统中存在外部扰动、执行器和传感器同时发生随机故障时的容错控制问题。用Bernoulli分布序列描述执行器和传感器发生的随机故障,利用自由权矩阵方法处理时变时延。根据Lyapunov-Krasovskii稳定性定理和线性矩阵不等式（LMI）方法求出◢H◣▼∞▽容错控制器存在的充分条件,然后通过利用近似基函数和网格化技术将无限维的LMI求解问题转换为有限维的LMI问题,得到了相应的容错控制器增益。最后,通过数值仿真验证了所设计方法的有效性。     

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.     

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。     

基于传感器故障的网络化系统鲁棒容错设计

针对一类具有参数不确定的非线性网络化控制系统,基于T-S模糊模型建模,推证出了确保非线性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时滞依赖充分条件,并以求解矩阵不等式给出了容错控制器的设计方法.最后以一个仿真算例验证了文中所述方法的可行性和有效性.     

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。     

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。     

Markov跳变系统的非同步事件触发耗散容错控制

本文主要研究一类具有执行器故障的Markov跳变系统的非同步事件触发耗散容错控制问题.通过引入非同步事件触发器来降低传感器的采样数据传输频率,从而降低通信消耗.采用两个独立的隐Markov模型分别描述触发器、控制器与原系统之间的非同步现象.在此框架下,基于Lyapunov稳定性和耗散理论,得到了闭环控制系统在执行器存在故障的情况下随机稳定并严格耗散的充分条件.并借助矩阵不等式变换技术给出了触发器和控制器矩阵参数的求解方法,实现了触发器和控制器的协同设计.最后,通过仿真研究验证了所提出的设计方法的有效性.     

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。     

离散多步时滞系统的容错控制研究

针对离散多步时滞系统,基于Lyapunov稳定性理论,采用具有状态反馈及时滞状态反馈的控制律,推出了当执行器或传感器发生失效故障时闭环系统仍能保持渐近稳定需满足的充分条件;并利用LMI给出了不依赖时滞的线性离散多步时滞系统的容错控制器的通用求解方法;讨论了该方法对具有不同时滞步数离散多步时滞系统容错的普适性。以执行器失效故障为例,仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于观测器的非线性网络控制系统容错控制

研究了一类基于观测器的非线性连续网络控制系统容错控制器设计问题.针对传感器采用时间驱动方式,控制器和执行器均采用事件驱动方式的网络控制系统,设计了观测器,建立了基于状态观测器的增广闭环系统模型.利用线性矩阵不等式和自由权矩阵的方法,推导出闭环系统渐近稳定的充分条件,给出了观测器和容错控制器协同设计的方法.实例仿真证明了所用方法的有效性.     

线性不确定系统具有完整性的一种设计方法

研究了参数不确定状态反馈控制系统的鲁棒容错问题,目的是设计状态反馈控制器使得对可容许的参数不确定性及传感器失效故障或／和执行器失效故障,系统依然保持全局渐近稳定,具有完整性。基于Lyapunov稳定性理论,应用矩阵的谱半径和最小特征值等概念,分别针对传感器失效、执行器失效以及传感器和执行器同时失效三种情况,推导出使闭环系统渐近稳定的三个定理,给出了一种新的、简单的控制律设计方法和设计步骤。最后,给出了一个设计算例,并就各种可能的传感器或／和执行器失效故障情况进行了仿真分析,应用研究结果验证了所提出方法的有效性和简单性。     

不确定离散系统的D稳定鲁棒容错控制

本文基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论和线性变换技术，研究了离散系统的Ｄ稳定容错控制问题，给出了对传感器失效具有完整性Ｄ稳定系统需满足的一个充分条件，进而讨论了不确定离散系统的Ｄ稳定鲁棒容错控制问题，并把结果推广到执行器失效的情况，给出了Ｄ稳定鲁棒容错控制系统的设计方法。最后用设计实例及仿真结果验证了这种方法的有效性。     

Finite-time fault-tolerant control for flutter of wing

In this paper, we use the radial basis function neural network and the finite-time H_∞ adaptive fault-tolerant control technique to deal with the flutter problem of wings with propulsion system, which is affected by input saturation, time delay, time-varying parameter uncertainties and external disturbances. Then sensor and actuator faults are both considered in the control design. The theory content of this article includes the trajectory optimization, modeling of wing flutter and fault-tolerant controller design. The stability of the finite-time H_∞ adaptive fault-tolerant controller is theoretically proved. Finally, simulation results are given to demonstrate the effectiveness of the scheme.