多指標(biāo)約束的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)容錯(cuò)控制.pdf

1、容錯(cuò)控制是為了提高系統(tǒng)的可靠性、安全性而提出的一種新的控制策略，其理論意義在于當(dāng)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)仍然可以穩(wěn)定運(yùn)行，并具有可以接受的動(dòng)、靜態(tài)性能。目前，針對(duì)多指標(biāo)約束條件下的容錯(cuò)控制研究還處于起步階段，所得到的一些成果還局限在線性連續(xù)系統(tǒng)?；谝陨系目紤]，本文主要以廣義系統(tǒng)、區(qū)間系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)為研究對(duì)象，兼顧控制器的不確定性，考慮其在多指標(biāo)約束條件下的容錯(cuò)控制問題，提出了以上系統(tǒng)的多指標(biāo)約束條件下的滿意容錯(cuò)控制方法，推導(dǎo)和論證了非脆弱

2、滿意容錯(cuò)控制器的設(shè)計(jì)方法和存在條件，以期建立更完善的滿意容錯(cuò)控制理論和多指標(biāo)約束容錯(cuò)控制方法，為其能更好地應(yīng)用于工程實(shí)際做好理論鋪墊，所取得的主要研究成果與創(chuàng)新點(diǎn)如下： （1）提出了不確定廣義系統(tǒng)和不確定時(shí)滯廣義系統(tǒng)在區(qū)域極點(diǎn)指標(biāo)、H∞指標(biāo)、方差上界指標(biāo)及保成本指標(biāo)約束條件下的滿意容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)方法及濾波器設(shè)計(jì)方法。在執(zhí)行器故障條件下，利用線性矩陣不等式（LMI，Linear matrix inequality）分析了相容指標(biāo)的

3、取值范圍和多指標(biāo)約束下容錯(cuò)控制器存在的充分條件，并給出控制器的設(shè)計(jì)方法。 （2）針對(duì)不確定線性系統(tǒng)和線性系統(tǒng)族，提出了非脆弱容錯(cuò)控制設(shè)計(jì)方法。在考慮控制器不確定性的情況下，給出了一種綜合區(qū)域極點(diǎn)約束、最小方差上界約束和H∞約束的非脆弱容錯(cuò)控制設(shè)計(jì)方法，并分析了三種指標(biāo)的相容性；同時(shí)又提出了一種主動(dòng)容錯(cuò)控制設(shè)計(jì)方法。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)故障進(jìn)行辨識(shí)、定位和診斷，結(jié)合多模型參考方法，給出了一種主動(dòng)容錯(cuò)控制設(shè)計(jì)方法。 （3）針對(duì)無時(shí)

4、滯和帶有時(shí)滯的兩類區(qū)間系統(tǒng)，給出了各自的容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)方法。將帶有執(zhí)行器故障的不確定系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為區(qū)間系統(tǒng)，應(yīng)用區(qū)間系統(tǒng)的相關(guān)理論解決了不確定系統(tǒng)的容錯(cuò)控制問題。應(yīng)用LMI把相關(guān)性能指標(biāo)約束對(duì)應(yīng)的不等式問題轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問題，最后通過解線性矩陣不等式，得到滿足性能指標(biāo)要求的控制器。 （4）提出了兩類T-S模糊系統(tǒng)的多指標(biāo)約束容錯(cuò)控制設(shè)計(jì)方法。一類是T-S模糊狀態(tài)時(shí)滯系統(tǒng)，并綜合考慮全局模糊模型的不確定性和執(zhí)行器故障，提出了一種模糊H∞

5、保成本容錯(cuò)控制的思想，并利用LMI把相應(yīng)的模糊控制問題轉(zhuǎn)化成凸優(yōu)化問題，給出了模糊H∞保成本容錯(cuò)控制器的表達(dá)式。另一類是針對(duì)T-S模糊廣義系統(tǒng)，在保證其二次穩(wěn)定的前提條件下，兼顧系統(tǒng)的H2和H∞性能混合指標(biāo)約束下的容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)問題，保證了整個(gè)閉環(huán)模糊非線性廣義系統(tǒng)的二次穩(wěn)定性和良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和穩(wěn)態(tài)性能。 （5）針對(duì)不確定部分具有范數(shù)有界約束，非線性部分滿足線性有界約束的不確定非線性系統(tǒng)，提出了一種多指標(biāo)約束條件下的容錯(cuò)控制器設(shè)

6、計(jì)方法。利用LMI結(jié)合Lyapunov穩(wěn)定性理論研究了一種復(fù)雜的不確定非線性時(shí)滯系統(tǒng)的H∞保成本容錯(cuò)控制問題。綜合考慮了當(dāng)系統(tǒng)的執(zhí)行器發(fā)生故障和控制器參數(shù)發(fā)生攝動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)的非脆弱H∞保成本控制問題，給出了非脆弱H∞保成本容錯(cuò)控制律的存在條件和設(shè)計(jì)方法；同時(shí)應(yīng)用有記憶狀態(tài)反饋控制器，提出了多時(shí)滯混沌系統(tǒng)的H∞混沌同步控制設(shè)計(jì)方法，對(duì)于模型結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，輸入改變的情況，又給出了一種非線性容錯(cuò)控制器的設(shè)計(jì)方法。 最后，指出了本文中還存