离散时间系统容错控制

本文讨论了离散时间系统容错控制问题，给出了一些充分条件，并用实例作了说明。     

一类线性不确定系统的主动容错H∞控制

研究了一类线性不确定系统的主动容错控制问题。采用广义内模结构的主动容错控制系统,针对可能发生的故障模式,建立了反映故障动态行为的参考模型,应用基于观测器的故障估计器在线估计故障,并将故障估计信息用于故障补偿,将主动容错控制归结为两目标H∞优化问题,推导并证明了问题可解的充分条件,得到了H∞控制器与故障估计器集成设计的迭代线性矩阵不等式方法。仿真算例验证了算法的有效性。     

方差约束下不确定性离散时间系统的鲁棒性H控制

本文考虑具有Ｈ∞范数及方差约束的不确定线性离散时间系统的鲁棒控制设计问题，即设计鲁棒控制器，使闭环系统对所有可允的参数扰动保持渐近稳定，同时传递函数满足邓布告我给定的Ｈ∞范数约束，且各状态的稳态方差值不大于预先给定值。     

非线性系统主动容错控制综述

以故障发生部位为分类视角,分别从传感器故障、执行器故障及其他部件故障3个方面,较为详细地对近5年非线性系统主动容错控制的研究进展情况进行了归纳和总结,重点讨论了执行器故障的容错控制问题,并对所存在的问题与未来的发展趋势进行了探讨。     

具有有界时变不确定性的离散时间系统的H∞状态反馈控制

本文对具有有界时变不确定性的离散时间系统的Ｈ∞状态反馈控制问题进行研究。导出了Ｈ∞干扰衰减约束下系统二次稳定的充分条件，给出了一种基于离散代数Ｒｉｃｃａｔｉ方程的带观测器的鲁棒Ｈ∞状态下反馈综合方法。     

不确定离散时间系统的H2／H∞最优保性能控制

针对具有两个不同被调输出的一类不确定离散时间系统,确定了其H2／H∞状态反馈保性能控制问题。基于线性矩阵不等式处理方法,导出了存在H2／H∞保性能控制律的充分必要条件,并用一个线性矩阵不等式的可行解给出了所有保性能控制律的一个参数化表示。进而,通过建立和求解一个凸化问题,给出了H2／H∞最优保性能控制设计方法。最后,通过一个例子说明了本文所提出方法的有效性。     

离散随机系统的容错约束方差控制设计

本文考虑线性离散随机系统的容错约束方差控制设计问题，即设计反馈控制器，使闭环系统在可能的传感器失效不仅保持渐近稳定，而且满足预先给定的稳态方差约束，文中导出期望了容约束方差控制器存在的充分条件，并进一步给出了其参数化代数表达式。     

参数和时延不确定性离散时间系统的 H∞鲁棒控制

针对含有参数和时延不确定性线性离散时间系统的鲁棒控制问题，构造改进的Lyapunov函数，并采用LMI与H∞鲁棒控制相结合的方法，使得系统在不含外界未知扰动时，只得满足一个矩阵不等式，便可通过状态的静态反馈控制使闭环系统达到二次稳定；而在系统含有外界未知扰动时，结合基于离散时间系统的无源性控制方法，同样只得满足一个矩阵不等式，便可通过状态的静态反馈控制使得闭环系统达到理想的干扰抑制作用。     

不确定离散时间系统的H2/ H∞最优保性能控制

针对具有两个不同被调输出的一类不确定离散时间系统,研究其H2/H∞状态反馈保性能控制问题,基于线性矩阵不等式处理方法。推导出存在H2/H∞保性能控制律的充分必要条件,并用一个线性矩阵不等式的可行解给出了所有保性能控制律的参数化表示,进而通过建立和求解一个凸优化问题,给出了H2/H∞最优保性能控制律设计方法,最后通过一个例子说明了所提出方法的有效性。     

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。     

非线性系统的主动容错控制

对一般的非线性系统提出了一种新的主动容错控制方法.系统正常工作时,采用基于迭代学习观测器的输出反馈控制策略,控制器为迭代学习观测器的状态和调节参数的函数,此输出反馈控制器能良好地镇定该非线性系统.当系统发生故障后,进行控制器重组,在调节参数的自适应调节律中引入了故障估计的信息,使得系统发生故障后包含故障估计信息的重组控制器仍然能使系统稳定,实现了非线性系统的主动容错控制.计算机模拟显示所提出算法的有效性.     

数据驱动逆系统方法的多模型主动容错控制

针对非线性系统提出了一种基于数据驱动逆系统思想的多模型主动容错控制方法;该方法首先采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)对系统正常以及各种先验故障情形建立其逆模型,并以此构造系统的基本逆模型库,实际运行时依据系统性能指标切换函数,经在线计算分析,判断系统所处的运行模式,当系统发生已知故障时,调用与之匹配的LS-SVM逆模型,使其始终与被控对象串联保持为不变的伪线性系统,并以固定的内模控制器实现非线性系统对已知故障的快速容错;当系统发生未知故障时,切换至基于数据驱动技术的无模型自适应控制器(MFAC)进行过渡容错控制,在保证系统稳定的同时利用过渡容错期间的输入输出(I/O)数据建立系统当前故障情形的逆模型并添加到模型库中,使其具有自学习能力;最后以一仿真算例验证了文中所述方法的有效性。     

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。     

离散广义双线性系统的稳定控制

针对离散广义双线性系统,研究了稳定控制存在的条件,给出了相应的控制方案。所采用的方法是利用广义系统分解,选择适当的控制,运用Lyapunov方法证明线性状态控制可以使闹环系统在原点附近渐近稳定。对于这一类离散广义双线性系统有关理论的证明,可以看作是正常离散广义双线性系统的拓广。给出了一个可行性的应用算例,同时仿真结果也说明了该方法的有效性所得稳定性的判据对于选择合适的控制方案具有实际指导意义。     

离散变结构控制系统的比例—等速—变速控制

提出离散变结构控制系统的变速趋近律和比例一等速－变带控制策略,以变速趋近律为到达条件,可产生扇形切换区,并可期待原点的稳定性。将变速趋近律和指数趋近组合使用,可形成一种新的控制策略,它克服了两种趋近律的缺点,保留了其优点,使系统性能得以改善。     

Adaptive Active Fault Tolerant Control for Discrete‐Time Systems with Uncertainties

An active fault‐tolerant control scheme for discrete‐time systems is proposed to solve a difficult problem of fault‐tolerant controller design in the presence of partial loss of actuator effectiveness faults and structural parameter uncertainties assumed to be matched, using adaptive control techniques to help a faster and more accurate compensation of failure and uncertainty. An automated fault estimation scheme is developed together with an adaptive model parameter identification to obtain system parameter estimates. With these estimates fed back to the system, a model reference adaptive controller is constructed to achieve a desired tracking performance. Since parameters are obtained and updated online, the control system has an automatic failure compensation capability so as to recognize or reconfigure the control law in real time in response to failure indications. The stability and convergence follow from discrete‐time Lyapunov arguments. Simulation results from the linearized lateral dynamics model of the Boeing 747 airplane are presented to show the efficiency of proposed methods.     

具有解耦性能的离散时间线性多变量系统最优跟踪控制

在传统线性二次跟踪控制方法的基础上, 针对一类具有强耦合特性的离散时间线性多变量系统, 提出了一种具有解耦性能的最优跟踪控制方法. 首先为实现解耦, 将耦合项作为可测干扰, 基于零和博弈思想提出了一种新的性能指标; 然后针对该性能指标, 利用极小值原理设计最优跟踪控制器, 通过适当加权矩阵的选择, 同步实现解耦和跟踪; 最后进行仿真实验, 仿真结果表明了该方法的有效性以及在最优性能等方面的优越性.     

离散不确定系统的鲁棒预测控制

对预测控制中模型不确定性的处理一直是预测控制算法亟待解决的问题.考虑一类包含模型不确定性的控制对象模型,提出一种极大极小预测控制器设计方法.在滚动优化的每一步,考虑了状态变量不完全可测的情况,引入动态输出反馈的思想得到一个最坏条件下的性能指标的最优解,以最坏条件下的性能指标为求解优化问题的上界,通过线性矩阵不等式的方法求解凸优化问题.并从理论上证明了所设计的鲁棒预测控制器对不确定模型是稳定的.通过仿真算例的分析,证明了极大极小鲁棒预测控制器设计的有效性.     

执行器受限下离散网络控制系统容错控制

随着自动控制、计算机科学以及通讯技术等飞速发展,近十年来网络控制系统(NCSs)已经在工业控制、航空航天以及物联网等领域得到广泛的应用。针对离散时间网络控制系统存在执行器饱和与故障的情况,充分考虑网络诱导时延和参数不确定等影响,提出了一种容错控制设计方法,将被控系统转化为一类存在扇形有界不确定性和非线性项的闭环控制系统,利用Lyapunov稳定性理论和时延上界信息进行泛函构造并利用Jenson不等式放大技术估计泛函差分更紧上界,得到确保闭环系统渐近稳定的充分性条件,再基于线性矩阵不等式(LMI)技术得到控制器增益设计方案,最后利用对比仿真验证了方法的有效性并且能降低保守性。     

基于事件触发的离散多智能体二分一致性

针对一阶离散多智能体系统,研究了事件触发控制下的二分一致性问题.首先考虑智能体间通信拓扑结构为无向连通结构平衡图的情形,针对各智能体设计事件触发控制,包括仅依赖于自身及邻居智能体采样状态的控制输入,以及仅依赖自身状态的事件触发条件,实现了对通信资源的节约利用.基于图论、离散系统稳定性理论,证明系统能够实现二分一致性.同时,合理设置控制输入及事件触发条件中参数,保证系统不存在Zeno现象.之后,进一步分析设计了包含有向生成树的结构平衡图下,多智能体系统的事件触发控制.最后利用仿真实例验证了理论结果的有效性.