多指标约束下的满意容错控制研究

论文摘要

容错控制为提高复杂动态系统的可靠性开辟了一条新的途径，其意义就是要尽量保证动态系统在发生故障时仍然可以稳定运行，并具有可以接受的、令人满意的性能指标。目前的容错控制理论对于解决系统故障前后的稳定性问题已基本成熟，但对于多种性能指标约束下的容错控制问题却研究的较少，相关文献也较少。为此，本文提出了“多指标约束下的满意容错控制”，并对其进行了研究，以期建立多约束条件的满意容错控制的基本理论，研究满意容错控制器的设计方法，为其工程应用打下初步基础。本文的主要研究成果如下： （1） 提出了一种区域极点指标、方差上界指标和H∞指标约束下的线性不确定系统状态反馈满意容错控制增益求解策略。分析了与可配置极点指标相容的方差指标、H∞指标的取值范围，并在指标相容的基础上给出了有效的容错控制器设计方法。 （2） 提出了一种动态输出反馈下，线性不确定系统具有可配置极点指标、方差指标和H∞指标约束的满意容错控制系统设计方法。利用LMI优化技术分析了各相容指标的取值范围，并在指标相容的基础上给出了有效的满意容错控制器设计步骤。 （3） 研究了成本函数指标约束下的可靠控制问题。针对一类线性不确定系统给出了极点指标约束下的优化保成本可靠控制系统设计方法：运用Lyapunov理论分析并提出了一类时滞组合系统时滞依赖的优化保成本可靠控制策略；对一类非线性不确定系统在成本函数指标与L2增益扰动衰减指标约束下的容错控制器求解方法进行了研究，容错控制律的求解依赖于给定的HJI不等式。 （4） 提出了一种基于分解和等价原理的模糊非线性系统多指标约束下的满意容错控制方法。所考虑的性能指标包括区域极点指标、方差上界指标和H∞扰动衰减指标，通过对N个极限子系统独立设计具有三类指标约束的容错控策略，保证了整个闭环模糊非线性系统具有好的动态品质和稳态性能。 （5） 研究了模糊时滞系统具有相容指标约束的容错控制问题。提出了一种指数稳定下的鲁棒H∞可靠控制系统的设计方法，并给出了一种基于模糊观测器的模糊时滞系统在连续型执行器故障下的容错控制策略。 最后，论文分析了当前满意容错控制中存在的问题，指出了进一步研究的方向。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 论文研究的背景与意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.2.1 容错控制理论的研究现状
• 1.2.1.1 被动容错控制
• 1.2.1.2 主动容错控制
• 1.2.1.3 近期研究的热点和一些新的方向
• 1.2.2 满意控制的研究现状
• 1.2.3 满意容错控制的提出
• 1.3 论文的研究内容与结构
• 2 极点、H∞和方差指标约束下的状态反馈满意容错控制
• 2.1 连续系统多指标约束的满意容错控制
• 2.1.1 问题描述
• 2.1.2 主要结果与证明
• 2.1.3 数值算例
• 2.2 离散系统多指标约束的满意容错控制
• 2.2.1 问题描述
• 2.2.2 主要结果与证明
• 2.2.3 数值算例
• 2.3 相容指标约束的不确定时滞系统鲁棒容错控制
• 2.3.1 问题描述
• 2.3.2 主要结果与证明
• 2.3.3 数值算例
• 2.4 小结
• 3 极点、H∞和方差指标约束下的动态输出反馈满意容错控制
• 3.1 连续系统的动态输出满意容错控制
• 3.1.1 问题描述
• 3.1.2 主要结果与证明
• 3.1.3 数值算例
• 3.2 离散系统的动态输出满意容错控制
• 3.2.1 问题描述
• 3.2.2 主要结果与证明
• 3.2.3 数值算例
• 3.3 小结
• 4 成本函数指标约束下的容错控制
• 4.1 区域极点约束下的可靠保成本控制
• 4.1.1 问题描述
• 4.1.2 主要结果与证明
• 4.1.3 数值算例
• 4.2 时滞组合系统的优化保成本容错控制
• 4.2.1 问题描述
• 4.2.2 主要结果与证明
• 4.2.3 数值算例
• 4.3 不确定非线性系统的鲁棒H∞保成本控制
• 4.3.1 问题描述
• 4.3.2 主要结果与证明
• 4.3.3 数值算例
• 4.4 小结
• 5 极点、H∞和方差指标约束下的模糊非线性系统满意容错控制
• 5.1 连续模糊系统多指标约束下的满意容错控制
• 5.1.1 问题描述
• 5.1.2 主要结果与证明
• 5.1.2.1 执行器故障系统的分解
• 5.1.2.2 精确上界情形下的容错控制系统设计
• 5.1.2.3 近似上界情形下的容错控制系统设计
• 5.1.3 数值算例
• 5.2 离散模糊系统多指标约束下的满意容错控制
• 5.2.1 问题描述
• 5.2.2 主要结果与证明
• 5.2.2.1 执行器故障系统的分解
• 5.2.2.2 精确上界情形下的容错控制系统设计
• 5.2.2.3 近似上界情形下的容错控制系统设计
• 5.2.3 数值算例
• 5.3 小结
• 6 相容指标约束的模糊时滞系统容错控制
• 6.1 模糊时滞系统指数稳定鲁棒H∞容错控制
• 6.1.1 问题描述
• 6.1.2 主要结果与证明
• 6.1.3 数值算例
• 6.2 基于状态观测器的模糊时滞系统容错控制
• 6.2.1 问题描述
• 6.2.2 主要结果与证明
• 6.2.3 数值算例
• 6.3 小结
• 7 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间论文发表和科研项目参与情况