具有完整性廣義系統(tǒng)的容錯控制研究.pdf

1、隨著生產(chǎn)和技術(shù)的飛速發(fā)展，控制系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，包含的部件也越來越多，在長期的連續(xù)運行中，部件的失效幾乎不可避免。這些故障會引起系統(tǒng)性能嚴(yán)重下降，甚至導(dǎo)致失控。因此，人們迫切需要提高現(xiàn)代系統(tǒng)的可靠性與安全性；容錯控制則為提高復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性開辟了一條新的途徑。容錯技術(shù)就是對系統(tǒng)故障的容忍技術(shù)，指當(dāng)系統(tǒng)中一個或多個關(guān)鍵部件發(fā)生故障時，系統(tǒng)仍能安全穩(wěn)定運行的性能，即系統(tǒng)具有完整性。 對于大規(guī)模廣義系統(tǒng)，集中控制將會使得整個控制系統(tǒng)

2、信息交換異常復(fù)雜，通訊費用十分昂貴，因而使得集中控制在大系統(tǒng)控制方面變得非常不切實際。有鑒于此，一種為克服集中控制的上述缺陷，采用分散化結(jié)構(gòu)的分散控制便在上世紀(jì)70年代應(yīng)運而生，并顯示出十分光明的應(yīng)用前景而受到控制理論界和工程界的高度重視和廣泛研究。 本文利用LMI和Riccati方程以及Lyapunov穩(wěn)定性方程著重研究具有完整性廣義系統(tǒng)容錯控制的相關(guān)理論。其主要研究成果包括以下幾個方面： 1.關(guān)于廣義關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的分散保

3、成本控制。采用LMI方法獲得了廣義關(guān)聯(lián)分散保成本靜態(tài)輸出反饋控制器存在的一個充分條件，同時構(gòu)造出分散保成本控制律；使得對于此控制律設(shè)計問題最終轉(zhuǎn)化為一組LMI的求解問題。 2.關(guān)于廣義系統(tǒng)對執(zhí)行器故障具有完整性分散控制。首先，針對廣義系統(tǒng)的部分執(zhí)行器出現(xiàn)故障的情況設(shè)計分散控制器，使得閉環(huán)廣義系統(tǒng)漸近穩(wěn)定；進而利用Lyapunov穩(wěn)定性理論推導(dǎo)出控制器對于執(zhí)行器故障具有完整性的條件；然后，利用LMI簡化此條件；最后，將所設(shè)計的控制

4、器用于實際數(shù)值算例，驗證了所提出方法的有效性。 3.一類不確定廣義系統(tǒng)的容錯控制。首先，利用LMI，設(shè)計狀態(tài)反饋，使得廣義系統(tǒng)在執(zhí)行器未出現(xiàn)故障時漸近穩(wěn)定；接著，當(dāng)廣義系統(tǒng)的執(zhí)行器出現(xiàn)故障時，設(shè)計狀態(tài)反饋使得閉環(huán)廣義系統(tǒng)漸近穩(wěn)定；進而，利用LMI，設(shè)計廣義系統(tǒng)在狀態(tài)反饋作用下具有完整性的容錯控制器。同時，對于傳感器故障情形，設(shè)計廣義系統(tǒng)在輸出反饋作用下具有完整性的容錯控制器。最后，用一個電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的例子來驗證此方法的有效性。