区域极点约束Delta算子系统的容错控制

论文摘要

随着人们对现代控制系统可靠性和安全性要求的提高,容错控制技术的研究在实际工程中已被广泛关注,许多方法得到有效发展,并取得成功的应用。Delta算子作为连续系统和离散系统的统一模型描述形式,具有其自身的优点。因此将Delta算子和容错控制结合起来进行研究将是一个较新的研究方向。本文对区域极点约束的Delta算子系统容错控制问题进行研究,将连续和离散系统容错控制的相关结果统一纳入到Delta算子框架。取得主要成果如下:(1)研究圆形区域极点配置的Delta算子不确定系统鲁棒容错控制问题。针对在状态矩阵和输入矩阵均存在不确定性时的Delta算子系统,导出在执行器失效情况下Delta算子系统鲁棒D稳定的充分条件;利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了Delta算子系统的鲁棒容错控制器设计方法。基于LMI的可行解,得到状态反馈控制律的参数化表示。(2)研究圆形区域极点约束下Delta算子描述的结构不确定性系统鲁棒容错镇定问题。基于Riccati方程导出Delta算子系统存在结构不确定性和执行器故障的情况下,将闭环系统极点配置到指定圆盘,确保系统鲁棒容错镇定的充分条件;运用LMI方法,给出系统在区域极点约束下鲁棒容错控制器存在的充分条件,并通过求解LMI得到鲁棒容错控制器的设计。数值算例说明了该方法的有效性。(3)研究Delta算子线性系统在区域极点配置下的H_∞容错控制问题。基于LMI和Delta算子界实引理,给出了在执行器失效情况下Delta算子系统D稳定H_∞容错控制的充要条件,从而把区域极点约束下H_∞容错控制器的设计问题化为求解Riccati不等式。(4)研究Delta算子不确定线性系统在区域极点配置下的鲁棒H_∞容错控制问题。利用LMI方法,导出了Delta算子系统鲁棒容错控制器存在的充分条件,确保Delta算子系统存在不确定性和执行器故障的情况下依然满足区域极点约束和H_∞范数界约束;并可通过求解LMI得到鲁棒容错控制器的设计。仿真示例表明了该算法的可行性。(5)研究Delta算子不确定线性系统在圆形区域极点约束下的H_∞可靠控制问题。在考虑更一般、更实际的执行器连续故障模型的基础上,运用LMI方法,给出在区域极点约束下Delta算子不确定系统H_∞可靠控制器的存在条件。通过求解LMI完成状态反馈控制器的设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 容错控制研究概述
• 1.3 Delta算子理论的新进展
• 1.4 论文的主要内容
• 第2章 圆形区域极点配置的Delta算子系统鲁棒容错控制
• 2.1 引言
• 2.2 问题描述
• 2.3 鲁棒容错性能分析
• 2.4 基于LMI的鲁棒容错控制器设计
• 2.5 数值算例
• 2.6 本章小结
• 第3章 结构不确定Delta算子系统的鲁棒容错镇定
• 3.1 引言
• 3.2 系统描述及引理
• 3.3 主要结果
• 3.4 数值算例
• 3.5 本章小结
• 第4章 Delta算子系统的D稳定H∞容错控制
• 4.1 引言
• 4.2 问题描述及引理
• 4.3 主要结果
• 4.4 数值算例
• 4.5 本章小结
• 第5章 Delta算子系统在区域极点约束下的鲁棒H∞容错控制
• 5.1 引言
• 5.2 系统描述
• 5.3 主要结果
• 5.4 数值算例
• 5.5 本章小结
• 第6章 Delta算子不确定系统在区域极点约束下的H∞可靠控制
• 6.1 引言
• 6.2 系统描述
• 6.3 主要结果
• 6.4 数值算例
• 6.5 本章小结
• 第7章 结束语
• 参考文献
• 附录A Delta算子的基础知识
• A.1 Delta算子的定义
• A.2 Delta算子的必要性
• A.3 Delta算子系统的稳定性分析
• 攻读硕士学位期间发表论文和获奖情况
• 致谢