线性不确定时滞系统的可靠保性能鲁棒控制

研究了含有故障执行器的线性不确定时滞系统的可靠保性能鲁棒控制问题.执行器故 障模型概括了执行器正常、执行器部分退化和执行器完全失效三种情况,系统的性能函数是带 有故障输入项的积分二次函数.利用Lyapunov稳定理论及矩阵不等式方法,得到了系统存在可 靠保性能鲁棒控制器的代数矩阵不等式(AMI)形式的充分条件和控制器的设计方法,给出了系 统的一个可保性能的表达式.基于LMI方法,给出了AMI的一个求解算法.一个数值例子说明 结论的可行性.     

抵御执行器故障的静态输出反馈保性能可靠控制

基于Lyapunov稳定性定律、线性矩阵不等式（LMI）技术和故障处理法等有关理论,研究了线性系统满足保性能指标的静态输出反馈可靠控制问题。首先,在不考虑执行器故障时,设计一个静态输出反馈保性能标准控制器,当执行器产生故障时,相同系统在同一控制器下,系统出现不稳定。然后,针对上述故障模型,重新设计一个静态输出反馈可靠控制器,使系统在执行器正常和发生故障时均能保持稳定,并且满足原有的保性能指标。最后,对线性化的无人机爬升阶段运动系统进行仿真,绘制系统的状态响应曲线,证明了设计方法是切实可行的。     

基于模糊双曲模型的积分滑模控制

针对一般形式的非线性系统,提出一种基于模糊双曲模型(FHM)的积分滑模控制器设计方法.利用模糊双曲模型来表述这类连续非线性系统.构建出积分滑模面,利用线性矩阵不等式(LMI)方法得到滑模动态渐近稳定的充分条件.设计了积分滑模控制器,保证了系统的状态轨迹能够在有限时间内到达滑模面上并且保持在它上面运动.仿真结果表明了该方法的有效性.     

具有连续增益故障离散系统保性能可靠控制

针对不确定离散线性系统，采用连续增益故障模型，提出了考虑执行器故障的保性能可靠控制问题。通过对具有执行器故障不确定离散线性系统的分析，利用LMI分别给出了保性能标准控制器、保性能可靠控制器存在的充分条件及设计方法。根据凸优化理论．最优保性能标准控制器和最优保性能可靠控制器的设计方法转化为一个线性凸优化算法。在仿真数例中，不仅验证所提出方法的可行性；而且比较了最优保性能标准控制与最优保性能可靠控制。通过比较可以看出，当发生故障时，最优保性能标准系统将失去原有的性能和稳定性；最优保性能可靠系统仍将保持原有的性能。     

基于LMI的一体化鲁棒主动容错控制器设计

针对一类发生执行器故障的非线性系统,提出基于线性矩阵不等式(LMI)的一体化鲁棒主动容错控制器设计方法.首先,设计含自适应律的鲁棒滑模观测器,并将观测器设计方法转化为LMI约束下的凸优化问题,进而实现执行器故障的鲁棒重构;然后,提出基于状态及故障估计的一体化主动容错控制器,同时通过LMI给出控制器增益解算方法;最后,通过数值算例验证容错控制器设计方法的有效性.     

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。     

利用状态反馈增益变化设计广义系统H∞可靠控制器

通过对状态反馈两种增益变化形式的分析,研究广义系统H∞可靠控制器的设计问题.给出基于状态反馈增益变化的广义系统H∞可靠控制器的定义,得到了执行器故障模型.用线性矩阵不等式(LMI)方法,研究两种状态反馈增益变化的广义系统H∞控制器存在的充分条件和设计方法.进而,针对执行器的不同故障情形,用LMI方法给出广义系统存在基于状态反馈增益变化的H∞可靠控制器的充分条件.最后,给出了优化广义系统H∞可靠控制器的设计算法.     

针对一类执行器故障连续系统的保性能控制设计

本文利用线性矩阵不等式 (LMI)方法 ,讨论了一类存在执行器故障不确定连续系统的保性能控制问题 ,给出了故障时系统保性能状态反馈控制器存在的充分条件并应用基于LMI的凸优化方法实现了针对系统故障的最优保性能状态反馈控制器设计。仿真实例验证了该方法的有效性。     

关联模糊大系统的保性能控制器设计:LMI方法

考虑具有参数不确定性的连续时间关联模糊大系统的保性能控制问题.基于LMI方法,给出了该不确定性模糊大系统分散状态反馈保性能控制器的设计方案.所设计的分散状态反馈保性能控制器,不但使得该不确定性模糊大系统闭环渐近稳定,而且使其二次型性能指标的上界最小.     

考虑执行器故障的不确定线性系统可靠跟踪控制

针对具有不确定性的线性定常系统，提出了考虑执行器故障的可靠跟踪控制器设计问题．在更一般且更实际的执行器故障模型基础上，给出了系统输出渐近跟踪参考输入的可靠跟踪控制存在的充分条件，通过求解LMI完成状态反馈可靠控制器的设计，仿真实例验证了该设计方法的可行性，并且通过与不考虑故障的正常控制系统的比较，进一步说明对系统进行可靠跟踪控制的必要性。     

考虑执行器故障梯形区域极点的可靠配置

针对一类定常线性系统,基于线性矩阵不等式（LMI）,给出梯形区域（垂直条形与广义扇形区域结合）控制器和可靠控制器的设计算法。利用比离散故障模型更具有普遍意义的连续故障模型,给出确定状态反馈可靠控制器存在的充分条件,通过求解LMI,确定状态反馈的可靠控制器的参数矩阵。由所设计的可靠控制器构成的闭环系统能够抵御执行器发生的故障,使闭环系统的极点始终保持在所指定配置的梯形区域内。一个数值例子说明所给出方法的有效性及可行性。     

具有Neumann边界的分布参数切换系统的容错控制

本文研究了一类具有Neumann边界条件的分布参数切换系统的容错控制问题.当执行器失效或部分失效时,运用Lyapunov函数法和Green公式,获得了闭环切换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容错控制器设计问题转化为一组线性矩阵不等式求可行解的问题,因而可以借助MATLAB中线性矩阵不等式工具箱来完成.同时,运用Poincare不等式减少控制系统设计的保守性.最后通过数值算例,验证所提出设计方法的有效性.     

Integrated design of fault reconstruction and fault-tolerant control against actuator faults using learning observers

This paper addresses the problem of integrated fault reconstruction and fault-tolerant control in linear systems subject to actuator faults via learning observers (LOs). A reconfigurable fault-tolerant controller is designed based on the constructed LO to compensate for the influence of actuator faults by stabilising the closed-loop system. An integrated design of the proposed LO and the fault-tolerant controller is explored such that their performance can be simultaneously considered and their coupling problem can be effectively solved. In addition, such an integrated design is formulated in terms of linear matrix inequalities (LMIs) that can be conveniently solved in a unified framework using LMI optimisation technique. At last, simulation studies on a micro-satellite attitude control system are provided to verify the effectiveness of the proposed approach.     

Reliable LQ fuzzy control for nonlinear discrete-time systems via LMIs.

This paper studies reliable linear quadratic (LQ) fuzzy regulator problem for nonlinear discrete-time systems with actuator faults. The Takagi and Sugeno fuzzy model is employed to represent a nonlinear system. A sufficient condition expressed in linear matrix inequality (LMI) terms for the existence of reliable guaranteed cost (GC) fuzzy controllers is obtained. The fuzzy controller directly obtained from the LMI solutions can guarantee the stability of the closed-loop overall fuzzy system, while provide a guaranteed cost on the quadratic cost function of the system in the normal and actuator fault cases. Furthermore, an optimal reliable GC fuzzy controller in the sense of minimizing a bound on the worst or nominal case guaranteed cost is also given by means of an LMI optimization procedure. Finally, a numerical example is provided to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

Observer-based reliable passive control for uncertain T–S fuzzy systems with time-delay

This paper is concerned with the problem of observer-based reliable passive control for uncertain Takagi–Sugeno (T–S) fuzzy systems with time-delay and actuator faults. By employing Lyapunov stability theory, fault treatment method and linear matrix inequalities (LMIs), a sufficient condition on the existence of an observer-based reliable passive controller is given. Further, the LMI conditions are proposed for the observer-based reliable passive controller design. The gain of reliable controller and observer can be obtained by solving the proposed LMIs. Using the reliable passive controller, the closed-loop system is not only internally stable but also strictly passive even though some actuator components fail and system state fails to be measured completely. Finally, a truck-trailer system example is given to verify the effectiveness and advantages of the designed approach.     

一类不确定线性系统圆盘极点鲁棒可靠配置

针对一类不确定线性系统,基于线性矩阵不等式（LMI）,给出状态反馈鲁棒控制器的设计算法。利用比离散故障模型更具有实际意义的连续故障模型,给出确定状态反馈鲁棒可靠控制器存在的充分条件,通过求解LMI,确定鲁棒可靠控制器的参数矩阵。所给出的鲁棒可靠控制器,不仅可以保持不确定闭环系统的极点保持在圆盘内,而且能够抵御执行器故障对圆盘极点的影响。一个数值例子说明所给出方法的有效性及可行性。     

Fault tolerant control using virtual actuator for continuous‐time Lipschitz nonlinear systems

In this brief, we extend the existing results on fault tolerant control via virtual actuator approach to a class of systems with Lipschitz nonlinearities to maintain the closed‐loop stability after actuator faults. This generalization is established by relying on the input‐to‐state stability properties of cascaded systems. The virtual actuator block, placed between faulty plant and nominal controller, generates useful input signals for faulty plant by using output signals of the nominal controller to guarantee the closed‐loop stability in the presence of actuator faults. This design problem is reduced to a matrix inequality that can be turned to an LMI by fixing a variable to a constant value and solving the resulting LMI feasibility problem. The proposed fault tolerant control method is successfully evaluated using a nonlinear system. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于风速估计的风力机状态反馈滑模容错控制

针对风力机变桨距执行机构突变故障,提出了基于风速估计的自适应状态反馈滑模容错控制策略.首先,设计了基于自适应状态反馈滑模理论的鲁棒主动容错控制器,并结合全阶补偿器对控制律进行设计;然后,利用基于变速灰狼优化算法的组合径向基函数神经网络实现风速估计,可以改善风速测量精度并提高控制系统可靠性;最后,根据线性矩阵不等式和Lyapunov理论对控制器稳定性进行讨论,并与现有控制策略进行比较.仿真结果表明,在健康/故障的变桨距执行机构条件下,所提容错控制方法均能获得较好的控制效果.     

具有时延的网络控制系统控制器设计

针对一类存在随机时延的网络控制系统,传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动,提出了一种新的具有随机时延的网络控制系统的建模方法-离散模糊T-S模型,在此模型的基础上应用并行分布补偿（PDC）原理设计了模糊控制器。应用Lyapunov定理和线性矩阵不等式（LMI）方法,研究了系统的稳定性问题,给出基于LMI的状态反馈模糊控制器的设计方法。通过仿真实例验证控制方法能够保证系统稳定。