非線性無(wú)窮分布時(shí)滯系統(tǒng)的故障診斷與容錯(cuò)控制研究.pdf_第1頁(yè)
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1、時(shí)滯現(xiàn)象在實(shí)際的工程系統(tǒng)中是普遍存在的,如通訊系統(tǒng)、生物系統(tǒng)、電力系統(tǒng),化工過(guò)程等。時(shí)滯的存在是造成系統(tǒng)不穩(wěn)定的主要原因之一,因此有許多的科研工作者致力于時(shí)滯系統(tǒng)的研究。從客觀事實(shí)上來(lái)看,帶有非線性無(wú)窮分布時(shí)滯的系統(tǒng)包含了許多帶有時(shí)滯的非線性系統(tǒng),其它離散時(shí)滯系統(tǒng)及有限分布時(shí)滯系統(tǒng)都是其特例。因此研究帶有非線性無(wú)窮分布時(shí)滯的系統(tǒng)具有重要的意義。本文運(yùn)用Lyapunov穩(wěn)定性定理和LMI技術(shù),針對(duì)非線性無(wú)窮分布時(shí)滯系統(tǒng),進(jìn)行了故障診斷與容

2、錯(cuò)控制的研究,研究?jī)?nèi)容主要包括魯棒H∞濾波器的設(shè)計(jì)、非脆弱魯棒控制器的設(shè)計(jì)、容錯(cuò)同步控制等內(nèi)容,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出設(shè)計(jì)方法的有效性。本文的主要的創(chuàng)新工作如下所示:
  1.研究了非線性無(wú)窮分布時(shí)滯系統(tǒng)的魯棒H∞濾波器的設(shè)計(jì)問(wèn)題。非線性無(wú)窮分布時(shí)滯同時(shí)存在于系統(tǒng)的狀態(tài)方程和可測(cè)輸出方程中,并且系統(tǒng)帶有范數(shù)有界的參數(shù)不確定。通過(guò)引入一個(gè)新的Lyapunov-Krasovskii泛函,首次提出了一種新穎的魯棒H∞濾波器的設(shè)計(jì)方法。

3、通過(guò)Lyapunov穩(wěn)定性原理,分別得到了時(shí)滯獨(dú)立和時(shí)滯依賴的魯棒H∞濾波器存在條件。設(shè)計(jì)的魯棒H∞濾波器可以保證對(duì)于帶有參數(shù)不確定的濾波器誤差系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定的,并且滿足給定的H∞性能指標(biāo)。
  2.研究了非線性無(wú)窮分布時(shí)滯系統(tǒng)的非脆弱控制問(wèn)題。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的非脆弱控制器的時(shí)候,分別考慮了兩種類型的擾動(dòng),即依賴于控制器K的乘性增益擾動(dòng)和獨(dú)立于控制器K的加性增益擾動(dòng)。所研究的非線性系統(tǒng)不僅包含有非線性無(wú)窮分布時(shí)滯同時(shí)也包含離散時(shí)滯。針

4、對(duì)離散時(shí)滯的下限等于零和大于零的情況分別進(jìn)行了討論。當(dāng)離散時(shí)滯的下限大于零的時(shí)候即離散時(shí)滯為區(qū)間時(shí)滯的時(shí)候,提出了一種新的Lyapunov-Krasovskii函數(shù)分析方法來(lái)設(shè)計(jì)非脆弱控制器,得到了保守性更小的結(jié)果。在Lyapunov泛函推導(dǎo)的過(guò)程中,使用牛頓-萊布尼茲公式,并且引入了一些自由的加權(quán)矩陣來(lái)表述系統(tǒng)變量之間、牛頓-萊布尼茲公式中變量之間的關(guān)系。所設(shè)計(jì)的非脆弱控制器不僅可以保證非線性無(wú)窮分布時(shí)滯系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定的,同時(shí)滿足給定

5、的H∞性能指標(biāo)。
  3.研究了非線性無(wú)窮分布時(shí)滯系統(tǒng)的容錯(cuò)控制問(wèn)題。首先研究了非線性無(wú)窮分布時(shí)滯系統(tǒng)的容錯(cuò)同步控制問(wèn)題。用一個(gè)通用的故障函數(shù)模型來(lái)描述系統(tǒng)發(fā)生的故障。無(wú)論系統(tǒng)中是否有故障發(fā)生,設(shè)計(jì)的容錯(cuò)同步控制器都可以使系統(tǒng)達(dá)到同步。容錯(cuò)同步控制器包含有兩個(gè)部分,狀態(tài)反饋控制器和故障補(bǔ)償器。其次證明了一類核函數(shù)為kj(s)=njδ(s)的非線性無(wú)窮分布時(shí)滯系統(tǒng)與一類非線性系統(tǒng)的等價(jià)性。采用非線性無(wú)窮分布時(shí)滯系統(tǒng)的容錯(cuò)同步控制方法

6、,對(duì)一類帶有多時(shí)滯的主從混沌系統(tǒng)的容錯(cuò)同步問(wèn)題進(jìn)行了研究。容錯(cuò)同步控制器的存在條件是時(shí)滯依賴的,并且可以通過(guò)線性矩陣不等式技術(shù)進(jìn)行求解?;煦缤秸`差系統(tǒng)在容錯(cuò)控制器的作用下可以達(dá)到漸近穩(wěn)定,并且滿足給定的H∞性能指標(biāo)。
  4.研究了一類核函數(shù)為kj(s)=njδ(s)的非線性無(wú)窮分布時(shí)滯系統(tǒng)的基于模糊模型的容錯(cuò)同步控制問(wèn)題和故障診斷問(wèn)題。首先研究了基于T-S模糊模型和模糊采樣控制的混沌系統(tǒng)的容錯(cuò)同步控制問(wèn)題?;煦缦到y(tǒng)的容錯(cuò)同步控

7、制問(wèn)題被轉(zhuǎn)化為求解帶有采樣控制器的混沌誤差系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題。在求解模糊采樣控制器的過(guò)程中,提出了新的參數(shù)依賴的Lyanpunov-Krasovskii泛函和放松鎮(zhèn)定技術(shù),這樣大大降低了模糊采樣控制器的存在條件的保守性。然后研究了基于模糊雙曲正切模型的非線性系統(tǒng)的模糊雙曲故障診斷濾波器設(shè)計(jì)的問(wèn)題。通過(guò)一個(gè)參考的殘差模型把模糊雙曲正切故障診斷濾波器的設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為H∞模型匹配的問(wèn)題。通過(guò)H∞最優(yōu)化技術(shù),模糊雙曲正切故障診斷濾波器的存在條件可

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