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广义系统的容错控制

任俊超  
【摘要】: 现代系统正朝着大规模、复杂化的方向发展,这类系统一旦发生事故就有可能造成人员和财产的巨大损失,因此,人们迫切需要提高现代系统的可靠性与安全性,容错控制则为提高复杂系统的可靠性开辟了一条新的途径。广义系统的容错控制即可作为一般正常系统容错控制的自然延伸,又可被视为具有丰富实际背景的广义系统在实际应用中的现实需要,因此,广义系统容错控制的研究不仅具有十分重要的理论意义,而且具有广泛的实际工程前景。 本文详细分析了容错控制的研究现状,着重研究了广义系统的容错控制问题。主要成果包括以下几个方面: 一、论述了与本文有关的背景;介绍了一些关于线性矩阵不等式和MATLABLMI工具箱的预备知识和文中用到的一些不等式。 二、运用广义Riccati方程,研究了线性定常连续或离散广义系统D-容许的控制问题,在此基础上,通过对广义Riccati方程进行适当的约束,进而,给出了广义系统D-容许的完整性设计。 三、采用LMI方法,基于广义二次稳定给出不确定广义系统的鲁棒容错控制器可解的条件,并给出了相应的鲁棒容错控制器。我们也给出了一类特殊的不确定非线性广义系统针对执行器和传感器故障的容错控制器的设计。 四、通过假设失效的执行器的输出信号是任意的能量有界干扰信号,采用一组广义Riccati方程,给出了连续和离散两种情况下,广义系统在执行器发生故障的情况下一种H_∞容错控制器的设计方法。 五、研究了不确定性广义系统的鲁棒H_∞容错控制问题。首先对一类时变参数不确定广义系统,在执行器失效的情况下,给出了一种鲁棒H_∞容错控制器的设计方法。并利用LMI等价地给出鲁棒H_∞容错控制器存在的条件。 六、研究了不确定性广义系统的保成本容错控制问题。首先给出不确定广义系统保成本控制器存在条件,然后,针对执行器失效,给出了不确 广东工业大学工学硕士学位论文 定广义系统的保成本容错控制器的可解条件,同时,还证明了:在可能 失效的执行器中,能正常工作的执行器将进一步改进系统的性能,并 且给出了这种改进程度的定量描述,最后,还给出了保成本容错控制 律的参数化的形式,进而给出了使得不确定上界尽可能小的最优保成 本容错控制器。


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