時(shí)滯系統(tǒng)容錯(cuò)控制若干方法研究.pdf

1、容錯(cuò)控制技術(shù)是提高動(dòng)態(tài)系統(tǒng)安全件、可靠性的一種極為重要的途徑,因而深入研究容錯(cuò)擰制技術(shù),不但具有重要的理論意義,而且也具有巨大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。目前關(guān)于容錯(cuò)控制技術(shù)的研究引起了廣泛關(guān)注,已經(jīng)成為控制界的熱門研究課題之一。在各類工業(yè)系統(tǒng)中,時(shí)滯現(xiàn)象是極其普遍的,如長(zhǎng)管道進(jìn)料或皮帶傳輸、極緩慢的過程或復(fù)雜的在線分析儀等均存在時(shí)滯現(xiàn)象,這都可歸結(jié)為時(shí)滯系統(tǒng)模型。時(shí)滯的存在使得系統(tǒng)的分析和綜合變得更加復(fù)雜和困難,同時(shí)時(shí)滯的存在也往往是系統(tǒng)不穩(wěn)定和

2、系統(tǒng)性能變差的根源。正是在這一背景下,本文系統(tǒng)地研究了時(shí)滯系統(tǒng)的容錯(cuò)控制方法,主要內(nèi)容及研究成果如下:
　　 研究了帶有執(zhí)行器敞障的變時(shí)滯不確定系統(tǒng)的魯棒可靠控制。給出了系統(tǒng)在正常運(yùn)行和帶有可預(yù)期執(zhí)行器故障情況下,閉環(huán)系統(tǒng)保持二次穩(wěn)定的時(shí)滯依賴充分條件。運(yùn)用線性矩陣不等式方法給出了可靠狀態(tài)反饋控制的綜合方法。該方法相對(duì)于時(shí)滯獨(dú)立條件下得到的結(jié)果,具有較小的保守性。
　　 研究了線性狀態(tài)時(shí)滯不確定系統(tǒng)部分傳感器和執(zhí)行器同時(shí)

3、失效的容錯(cuò)控制問題。給出了帶有時(shí)滯的狀態(tài)反饋控制的設(shè)計(jì)方法。采用該方法設(shè)計(jì)的容錯(cuò)控制系統(tǒng)能夠在保證系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定的同時(shí)滿足給定的H∞性能指標(biāo),所設(shè)計(jì)的狀態(tài)反饋控制器含有時(shí)滯項(xiàng),可以減小時(shí)滯對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)帶來的影響。問題解存在的條件以線性矩陣不等式的形式給出。
　　 研究了多狀態(tài)時(shí)滯系統(tǒng)的主動(dòng)容錯(cuò)控制問題?；趶V義內(nèi)?？刂?給出了兩種容錯(cuò)控制的設(shè)計(jì)方法。第一種方法基于Youla控制器參數(shù)化,將閉環(huán)系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)納入廣義內(nèi)模控制的框架；設(shè)

4、計(jì)得到的控制器由兩部分構(gòu)成,分別針對(duì)系統(tǒng)的性能和魯捧性。如果系統(tǒng)沒有發(fā)生故障,只有針對(duì)性能設(shè)計(jì)的控制器起作用；而當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障,針對(duì)魯棒性設(shè)計(jì)的控制器才會(huì)起作用。第二種方法在廣義內(nèi)模控制的結(jié)構(gòu)下,利用互質(zhì)分解方法設(shè)計(jì)了故障殘差產(chǎn)生器,通過將故障診斷問題轉(zhuǎn)化為H∞控制問題,從而引入了一類新的故障診斷性能指標(biāo)；據(jù)此性能指標(biāo),給出了殘差后濾波器的設(shè)計(jì)方法,該后濾波器可以實(shí)現(xiàn)故障信號(hào)的漸近估計(jì)。在故障估汁的基礎(chǔ)上,利用故障補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)了閉系統(tǒng)的容錯(cuò)

5、功能。該方法可視為故障檢測(cè)與容錯(cuò)擰制之間的橋梁,給出了故障殘差與真實(shí)故障之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過仿真研究驗(yàn)證了兩種方法的有效性,并基于仿真結(jié)果對(duì)兩種方法進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　 研究了帶有不確定性的時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)的容錯(cuò)控制。基于滑?？刂铺岢隽艘环N容錯(cuò)控制設(shè)計(jì)方法。線性滑動(dòng)平面存在的時(shí)滯依賴允分條件以線性矩陣不等式(LMI)可行性問題的形式給出{,該滑動(dòng)平面如果存在,即可以保證由原系統(tǒng)得到的降階等價(jià)系統(tǒng)的軌跡在有限時(shí)間內(nèi)收斂于該平面?；?/p>

6、這個(gè)滑動(dòng)平面,設(shè)計(jì)了一種可以作為容錯(cuò)控制的到達(dá)控制。該控制可使得帶有模型不確定性、擾動(dòng)輸入和執(zhí)行器故障的閉環(huán)系統(tǒng)保持二次穩(wěn)定,具有容錯(cuò)功能。
　　 研究了線性變參數(shù)時(shí)滯系統(tǒng)的主功容錯(cuò)控制問題。在參數(shù)的凸條件約束和系統(tǒng)參數(shù)矩陣的仿射依賴條件假設(shè)下,利用線性分式變換,將故障濾波器設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為H∞控制器設(shè)計(jì)問題,給出了該變參數(shù)控制器的存在條件和增益求觶方法,并給出了故障補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)方法。將故障診斷與容錯(cuò)控制設(shè)計(jì)問題變?yōu)镠∞控制器設(shè)計(jì)問