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时滞不确定系统的鲁棒容错控制设计

张晓花  
【摘要】:在实际的工业过程控制中,由于信号传输延迟,测量不灵敏性等现象,时滞是不可避免的;另一方面,在控制系统的分析与研究过程中,由于实际被控对象的大型化和复杂化,很难用精确的数学模型来描述。因此,研究时滞不确定系统具有重要的理论和实际意义,也是目前控制领域研究的热点问题。 容错控制做为现代控制系统的组成部分,它提高了系统的安全性,使系统在元器件失效或者出现故障时仍能安全平稳的运行,所以,针对控制系统的鲁棒容错控制研究具有重大意义。本文以Lyapunov稳定性理论为基础,同时结合线性矩阵不等式(LMI)技术,针对一类时滞不确定系统的鲁棒容错控制器设计问题,主要研究内容如下: 首先,研究一类时滞不确定的连续系统,该系统的时滞项既包含系统状态时滞,同时又把控制输入时滞考虑在内,以Lyapunov理论为基础,结合LMI技术,在系统发生执行器失效的故障情况下,提出了使闭环故障系统仍能够保持渐进稳定的无记忆和有记忆状态反馈鲁棒容错控制器的设计方法。经过仿真验证了所设计控制器的可行性。 其次,研究一类时滞不确定的离散系统,该系统的时滞项既包含状态时滞,同时又把控制输入时滞考虑在内,以Lyapunov理论为基础,结合LMI技术,对控制系统分别设计了无记忆和有记忆状态反馈控制器,当执行器发生一般故障的情况下,都能使系统达到渐进稳定的状态。经过仿真验证了所设计控制器的可行性。 然后,研究状态和控制输入同时具有时变时滞的连续非线性系统,基于T-S模糊模型,利用并行分布补偿(PDC)方法,当系统存在执行器局部或者完全失效故障的情况下,引入了故障矩阵模型,同时以Lyapunov理论为基础,结合LMI技术,经过推理计算得出系统外部有干扰情况下保持渐近稳定的充分条件,并且满足H性能指标。经过仿真验证了所设计控制器的可行性。 最后,研究状态和控制输入同时存在时滞的不确定离散系统,基于T-S模糊模型并应用PDC算法,探讨了系统在含有执行器局部或者完全失效故障情况下的鲁棒H容错控制问题,以Lyapunov理论为基础,结合LMI技术,经过推理计算得出该系统外部有干扰情况下渐近稳定的充分条件。经过仿真验证了所设计控制器的可行性。


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