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。     

含控制时滞系统的实时故障诊断和最优容错控制

研究含有控制时滞的线性系统的故障诊断方法和最优容错控制问题.给出了最优容错控制律的存在唯一性条件,提出了最优容错控制律的设计算法.通过构造增广的降维状态观测器,设计了在线诊断故障的故障诊断器并同时实现了系统状态的观测,解决了最优容错控制的物理不可实现问题.利用观测器的输出得到物理可实现的动态最优容错控制律.仿真实例验证了故障诊断方法和动态最优容错控制律的有效性.     

基于LMI的鲁棒容错控制及其在卫星姿态控制中的应用

研究了一种线性不确定系统的鲁棒容错控制问题.针对执行机构和敏感器故障,运用线性矩阵不等式(LMI)方法,提出一种对执行机构和传感器失效具有完整性,且满足给定控制指标的输出反馈H∞鲁棒容错控制设计方法.将该方法应用于卫星姿态控制系统的容错控制并进行了数学仿真,仿真结果验证了方法的有效性.     

航空发动机容错控制系统设计

航空发动机是一个结构复杂、非线性强的多变量控制对象.控制系统的高可靠性是最重要的技术指标之一.而容错控制为提高系统的可靠性、可维护性和有效性开辟了一条新途径.文中介绍了基于航空发动机容错控制的基本原理和方法,研究了控制系统在反馈信号故障情况下的容错控制问题,该系统可以对失效的检测数据做出实时估计并反馈信号,从而达到对故障容错的目的.     

双时滞系统的故障诊断和动态最优容错控制

对含有状态时滞和控制时滞的线性时滞系统, 研究系统发生不可直接测量的传感器故障和执行故障时的故障诊断和最优容错控制问题. 首先基于时滞系统的线性变换, 利用Riccati矩阵方程和Sylvester方程设计了故障情况下的最优容错控制律, 并证明了最优容错控制律的存在唯一性. 然后通过构造一种新的含有故障的增广系统的降维状态观测器, 实现了故障的实时在线诊断和系统状态的观测, 解决了最优容错控制的物理不可实现问题. 最后利用故障诊断的结果给出了物理可实现的动态最优容错控制律. 仿真实例验证了故障诊断方法和动态最优容错控制方法的可行性和有效性.     

一类时滞分布参数切换系统的鲁棒容错控制

研究一类时滞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,建立了系统容错控制的数学模型.通过构造Lyapunov函数,运用Green公式和Poincare不等式,获得了容错控制器存在的充分条件,该条件用一组线性矩阵不等式表示,从而将分布参数切换系统的容错控制问题转化为一组线性矩阵不等式的可行解问题.最后通过数值算例,验证了该方法的有效性.     

一种容错飞行控制的神经网络方法研究

文章提出了一种新的主动容错飞行控制系统设计方法,可同时进行飞控系统执行器的故障诊断和容错控制;首先建立飞机执行器故障模型,接着应用改进的BP神经网络算法,进行飞行控制系统模型辨识,实时进行故障诊断;然后根据故障诊断信息进行自适应容错控制,为了克服故障系统引起的模型误差和非线性因素的影响,设计了自适应神经网络PID参数整定和动态逆控制器,对飞行控制系统执行器故障进行容错控制,以实现系统的良好模型跟踪和动态性能;仿真结果表明,在保证闭环系统稳定的前提下,实现了执行器的在线故障诊断与容错控制,达到了理想的效果.     

容错控制理论及其应用

介绍了经典容错控制的主要研究成果及近年来发展起来的鲁棒容错控制和非线性 系统的故障诊断与容错控制,并给出了容错控制的一些典型应用成果.最后,指出了该领域 亟待解决的一些热点与难点问题.     

执行器饱和T-S模糊系统的鲁棒耗散容错控制

研究了一类执行器饱和状态变时滞T-S模糊系统的鲁棒容错控制问题. 通过时滞相关Lyapunov函数和对状态的椭球域约束, 基于线性矩阵不等式技术, 提出了非线性系统稳定的不变集条件和模糊鲁棒耗散容错控制器存在的充分条件. 控制方案的设计结果不仅为执行器饱和状态变时滞T-S模糊系统的无源控制和H1鲁棒控制建立了统一框架, 而且保证了闭环控制系统对执行器故障的稳定性和容错性. 最后以时滞倒车系统的控制仿真验证了方法 的有效性.     

非线性动态系统的容错控制

首先概要介绍了非线性动态系统容错控制技术的发展现状;然后分类介绍了几种非线性系统的容错控制技术,重点分析了基于人工智能和参数估计的主动容错控制方法和基于Hamilton-Jacobi方程的非线性被动容错控制设计方法。对于其它的方法,则简要讨论了它们的适用范围和优缺点;并探讨了该领域的难点问题和可能的研究方向。     

Decentralized global robust stabilization of a class of interconnected minimum-phase nonlinear systems

This paper focuses on a class of large-scale interconnected minimum-phase nonlinear systems with parameter uncertainty and nonlinear interconnections. The uncertain parameters are allowed to be time-varying and enter the systems nonlinearly. The interconnections are bounded by nonlinear functions of states. The problem we address is to design a decentralized robust controller such that the closed-loop large-scale interconnected nonlinear system is globally asymptotically stable for all admissible uncertain parameters and interconnections. It is shown that decentralized global robust stabilization of the system can be achieved using a control law obtained by a recursive design method together with an appropriate Lyapunov function.     

关联大系统的分散自适应控制：孤立子系统动力学已知情况

本文研究了一类关联大系统的分散自适应控制问题，拓广了分散自适应控制的应用范围，在孤立子系统（ＭＩＭＯ）动力学信息已知，关联强度未知的情况下，论文提出了结构相当简单的分散自适应控制策略，它可保证闭环的分散自适应控制系统具有良好的动力学行为；系统的所有信号都全局有界，进一步，在状态调节情况下，关联大系统状态趋向于零；在模型跟踪情况下，跟踪误差可以通过控制器的设计使之任意小。     

非线性关联系统自适应神经网络输出反馈分散控制

针对一类带有完全未知关联项的非线性大系统,提出一种自适应神经网络输出反馈分散控制方法.采用神经网络逼近未知的关联项,因此对关联项常做的假设如匹配条件,被上界函数所界定等不再要求.在神经元输入中采用参考信号取代关联信号,从而成功地避免了对关联信号的微分.保证了闭环系统所有信号半全局一致最终有界,证明了跟踪误差收敛于一个包含原点的小残集.     

Lurie控制系统的关联绝对稳定性-双线性矩阵不等式方法

研究任意两个相互独立的Lurie控制系统能否通过关联或协调控制组成绝对稳定大系统的问题,给出两个Lurie控制系统可关联绝对稳定的充分条件,并给出了计算关联矩阵的双线性矩阵不等式方法.研究结果表明:两个非绝对稳定的系统可以通过关联或协调控制来实现关联大系统的绝对稳定性,取消了大系统稳定性分析中对关联的不合理限制.文末给出了本文结果的数值例子.     

Distributed adaptive fault-tolerant control against actuator faults and lossy interconnection links

This paper presents an adaptive method to solve the robust fault-tolerant control （FTC） problem for a class of large scale systems against actuator failures and lossy interconnection links. In terms of the special distributed architectures, the adaptation laws are proposed to estimate the unknown eventual faults of actuators and interconnections, constant external disturbances, and controller parameters on-line. Then a class of distributed state feedback controllers are constructed for automatically compensating the fault and disturbance effects on systems based on the information from adaptive schemes. On the basis of Lyapunov stability theory, it shows that the resulting adaptive closed-loop large-scale system can be guaranteed to be asymptotically stable in the presence of uncertain faults of actuators and interconnections, and constant disturbances. The proposed design technique is finally evaluated in the light of a simulation example.     

Reduced-order control for a class of nonlinear similar interconnected systems with mismatched uncertainty

In this paper, a class of nonlinear interconnected systems with similar structure is considered. The interconnected system consists of matched and mismatched uncertainties. Based on constrained Lyapunov equations and by exploiting the structure of the interconnected system, a continuous output feedback reduced-order control scheme is presented to stabilize the system robustly. Our approach allows more general forms of known and uncertain interconnections than existing work. The effectiveness of the proposed reduced-order control scheme is illustrated through a numerical example.     

一类不确定非线性大系统的分散鲁棒控制器设计

基于Backstepping方法，设计了一类具有不确定性扰动和不确定性关联项的非线性大系统的分散鲁棒稳定控制器。非线性大系统的关联项为时变有界非线性函数且不确定性扰动以仿射非线性方程的形式引入。为了提高系统的控制效果。将：Backstepping递推设计方法与L2增益控制相结合，所设计的分散鲁棒控制器不仅使每个子系统的状态向量跟踪一个指定的期望轨迹。而且还使系统的不确定性干扰具有L2增益控制。     

一类组合类摆系统的双态性

The property of dichotomy of interconnected second-order pendulum-like systems with multiple equilibria is investigated. This interconnection can be viewed as harmonic control of independent subsystems. Linear interconnections and a class of input and output interconnections are considered in this paper. The effects of input and output interconnections are shown through a permutation matrix. Frequency domain and linear matrix inequality (LMI) conditions of dichotomy of interconnected pendulum-like systems are derived. It is shown that global properties of two coupled systems can be changed significantly through interconnections. Examples are given to illustrate the results.     

Decentralized sliding mode control for a class of nonlinear interconnected systems by static state feedback

In this paper, a class of interconnected systems is considered, where the nominal isolated systems are fully nonlinear. A robust decentralized sliding mode control based on static state feedback is developed. By local coordinate transformation and feedback linearization, the interconnected system is transformed to a new regular form. A composite sliding surface which is a function of the system state variables is proposed and the stability of the corresponding sliding mode dynamics is analyzed. A new reachability condition is proposed and a robust decentralized sliding mode control is then designed to drive the system states to the sliding surface in finite time and maintain a sliding motion thereafter. Both uncertainties and interconnections are allowed to be unmatched and are assumed to be bounded by nonlinear functions. The bounds on the uncertainties and interconnections have more general forms when compared with existing work. A MATLAB simulation example is used to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

关联不确定大系统的分散变结构控制

分散控制方法和变结构控制方法两者优点的结合使得分散变结构控制在大系统研 究中得到了广泛的重视.针对各个子系统均为多输入情况.研究了不确定性关联大系统的分 散变结构控制方法.基于开关平面的等价性,提出了关联大系统的分散滑动模态全局可达条 件.并针对子系统不确定性的界已知及未知两种情况,提出了分散变结构控制算法.该方法克 服了以往控制方法中需已知线性关联函数或不确定性关联的界的缺陷.