切换系统的容错控制

论文摘要

切换系统作为一类重要的混合动态系统,具有广泛的应用背景,受到人们的普遍关注。另一方面,工业现代化的今天,人们对产品的要求,不仅仅局限于其高速、高性能,更注重其安全性和可靠性,容错控制作为提高控制系统可靠性的重要手段受到广泛的重视。若将容错控制技术引入切换系统,将有助于提高切换系统的稳定性和可靠性。本文具体研究切换系统的容错控制,主要解决以下几个问题:(1)针对控制系统中执行器失效情形,采用“多状态故障模型”的描述方法,给出切换系统的子系统可镇定所要满足的条件;运用共同Lyapunov函数方法设计各个子系统的状态反馈控制器,保证闭环系统在发生执行器失效时,任意切换下均是全局渐近稳定的。同时讨论一组Riccati不等式具有共同对称正定解所需满足的条件。(2)运用平均驻留时间方法,设计状态反馈控制器,在执行器失效时,使得每一具有平均驻留时间特性的切换信号都能保证闭环系统的稳定。(3)分别利用完备性条件及多Lyapunov函数方法,设计状态反馈控制器和切换策略,在执行器失效时,使切换系统可镇定;同时运用这两种方法来讨论离散型切换系统的可稳性。(4)针对传感器失效情形,讨论任意切换策略下切换系统可镇定的条件,及依时间、依状态进行切换时系统的稳定性问题,并提出一种新的方法,简化型多Lyapunov函数,来分析系统的稳定性。文中把相应的结果都转化成线性矩阵不等式的形式便于计算,给出实际例子,通过Matlab软件仿真出系统的状态响应曲线,进一步验证文中提及的方法。在全文的结尾作了工作总结,并指出下一步研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 任意切换下系统的容错可稳性
• 1.1 问题描述
• 1.2 任意切换下系统的容错可稳性
• 1.3 具有共同对称正定解的条件
• 第二章 受控切换下系统的容错可稳性
• 2.1 驻留时间
• 2.2 平均驻留时间
• 2.3 依平均驻留时间切换时系统的容错可稳性
• 第三章 自治切换下系统的容错可稳性
• 3.1 依状态变化切换时系统的容错可稳性
• 3.1.1 利用完备性条件
• 3.1.2 利用多Lyapunov 函数
• 3.2 依状态变化切换时离散系统的容错可稳性
• 3.2.1 利用完备性条件
• 3.2.2 利用多Lyapunov 函数
• 第四章 传感器失效时系统的容错可稳性
• 4.1 问题描述
• 4.2 任意切换下系统的容错可稳性
• 4.3 受控切换下系统的容错可稳性
• 4.4 自治切换下系统的容错可稳性
• 4.4.1 基于多Lyapunov 函数
• 4.4.2 基于简化型多Lyapunov 函数
• 4.5 离散型切换系统的容错可稳性
• 第五章 工作总结及展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间撰写与发表的论文
• 致谢