線性時滯系統(tǒng)魯棒H-,∞-故障估計與主動容錯控制.pdf

1、時滯廣泛存在于各類工業(yè)系統(tǒng)中,不僅是系統(tǒng)不穩(wěn)定的主要因為,也常常是導致實際控制系統(tǒng)性能惡化的主要因素。隨著生產(chǎn)實踐對于設備和被控系統(tǒng)安全性、可靠性要求的不斷提高,時滯系統(tǒng)故障估計與主動容錯控制問題己引起國際自動控制界的廣泛關注。此外,目前取得的相關成果幾乎都集中在全頻范圍內,但在實際中,特別是航空航天領域和化工過程中,故障通常發(fā)生在低頻范圍內。對于有限頻域內時滯系統(tǒng)故障估計與主動容錯控制的研究具有重要意義。本論文分別針對幾類不同的時滯系

2、統(tǒng),在全頻范圍內和有限頻域內開展基于觀測器的魯棒H∞故障估計與主動容錯控制問題研究,論文的主要研究工作及創(chuàng)新之處如下:
　　 1.基于H∞濾波思想,研究了受非線性攝動影響的時滯系統(tǒng)魯棒H∞故障估計問題。設計基于觀測器的故障檢測濾波器作為故障估計器,通過選取適當?shù)募訖嗪瘮?shù),將魯棒H∞故障估計問題轉化為H∞濾波問題。構造Lyapunov-Krasovskii泛函,推導并證明故障檢測濾波器存在的依賴于時滯的充分條件。分別利用不等式技術

3、和錐形補方法,給出求解觀測器增益矩陣的算法。
　　 2.基于廣義坐標變換,提出一種線性時滯系統(tǒng)H∞故障估計的有限頻域方法。利用廣義Kalman-Yakubovich-Popov引理,給出H∞故障估計器滿足有限頻域估計性能的充分條件和觀測器增益矩陣的解。因為充分考慮了可能發(fā)生故障的頻率范圍,提出的有限頻域方法比傳統(tǒng)的全頻方法具有更好的估計效果。
　　 3.采用一種具有廣義內?？刂平Y構的反饋控制器,研究一類線性時滯系統(tǒng)的H∞

4、故障估計與補償問題。提出一種反映故障動態(tài)行為的參考故障模型,應用基于觀測器的故障估計器在線估計故障,并將故障估計用于反饋控制的故障補償。分別通過常規(guī)方法和采用時滯分解方法選取Lyapunov-Krasovskii泛函,推導并證明問題可解的充分條件,最后給出主動容錯控制系統(tǒng)的設計方法。利用時滯分解方法,隨著時滯分解區(qū)間的增多,允許的最大時滯增大,保守性減小。
　　 4.提出一種線性時滯系統(tǒng)H∞故障估計與補償?shù)挠邢揞l域方法。采用基于

5、廣義內?？刂平Y構的H∞控制器和基于觀測器的故障估計器,將故障估計用于反饋控制的故障補償。利用時滯系統(tǒng)的廣義Kalman-Yakubovich-Popov引理,推導并證明了問題可解的充分條件,給出了主動容錯控制系統(tǒng)的設計步驟。因為充分考慮了可能發(fā)生故障的頻率范圍,提出的有限頻域方法比傳統(tǒng)的全頻方法具有更好的控制效果。
　　 5.提出一種基于殘差反饋的主動容錯控制器形式,即采用殘差而不是故障估計來構造主動容錯控制器并對故障進行補償。