基于觀測器的H-,∞-故障估計與調(diào)節(jié).pdf

1、隨著生產(chǎn)實踐對于設(shè)備和被控系統(tǒng)安全性、可靠性要求的不斷提高，復(fù)雜系統(tǒng)主動容錯控制問題研究受到廣泛關(guān)注，已成為國際自動控制界的熱點研究方向之一。縱觀已經(jīng)取得的研究成果，主要是針對故障診斷子系統(tǒng)與容錯控制器獨立設(shè)計的情況，又稱容錯控制系統(tǒng)的開環(huán)設(shè)計。再者，未建模動態(tài)、參數(shù)攝動等模型不確定性以及非線性等也是實際系統(tǒng)的常見現(xiàn)象，而這類系統(tǒng)往往難以實現(xiàn)故障診斷子系統(tǒng)與容錯控制器的獨立設(shè)計。故障估計與調(diào)節(jié)考慮了故障診斷與容錯控制的集成設(shè)計，為容錯控

2、制系統(tǒng)提供了一種重要的閉環(huán)設(shè)計方法，近年來已受到了該研究領(lǐng)域的關(guān)注，但是目前取得的研究成果還較少。特別是，基于觀測器的H∞故障估計與調(diào)節(jié)問題研究迄今仍未見諸文獻，本研究課題就是在這種背景下提出的。 本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金課題，分別針對一類受L2-范數(shù)有界未知輸入影響的線性時不變系統(tǒng)、模型不確定線性系統(tǒng)和一類非線性系統(tǒng)，采用一種廣義內(nèi)模控制主動容錯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，開展基于觀測器的H∞故障估計與調(diào)節(jié)問題研究，論文的主要研究工作及創(chuàng)新

3、之處如下： 1、針對一類受L2-范數(shù)有界未知輸入影響的線性時不變系統(tǒng)，分析了可能發(fā)生的潛在故障模式，提出了一種反映故障動態(tài)行為的參考故障模型，應(yīng)用基于觀測器的故障估計器進行故障估計并將通過反饋控制器實現(xiàn)故障補償，推導(dǎo)并證明了問題可解的充分條件，得到了觀測器和控制器增益矩陣設(shè)計的線性矩陣不等式求解方法。通過算例，分別針對一類突變型故障、斜坡型故障以及正弦波故障的情形設(shè)計了H∞故障估計器和H∞容錯控制器，仿真結(jié)果表明取得了較滿意的故

4、障調(diào)節(jié)效果。 2、針對一類模型不確定線性系統(tǒng)，在第二章建立的參考故障模型和主動容錯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進一步將基于觀測器的魯棒H∞故障估計與調(diào)節(jié)問題歸結(jié)為兩目標(biāo)H∞優(yōu)化，推導(dǎo)并證明了問題可解的充分條件，得到了魯棒H∞控制器與故障估計器集成設(shè)計的矩陣不等式方法，給出了觀測器和控制器增益矩陣計算的迭代線性矩陣不等式算法。對于一類突變型故障、斜坡型故障和正弦波故障，通過算例驗證了提出算法的有效性。 3、進一步將上述參考故障模