不确定线性时滞系统的鲁棒容错控制

论文摘要

控制系统的可靠性是系统投入运行的关键,切实保障现代复杂系统的可靠性与安全性具有十分重要的意义.容错控制技术与故障诊断理论的出现,为提高系统的可靠性和安全性提供了一条新的途径.又由于不确定性和时滞在实际工程中的广泛应用背景及其系统分析与综合的复杂性,因此对不确定时滞系统的鲁棒容错控制问题的研究具有重要的理论意义和实际价值.本文针对大规模复杂控制系统的鲁棒容错控制问题,分别以不确定线性时滞连续系统、不确定线性时滞离散系统为受控对象,综合应用Lyapunov稳定性理论、D稳定性理论、矢量不等式、无记忆状态反馈与时滞状态反馈控制策略和线性矩阵不等式(LMI)方法,主要进行了以下几方面的工作：(1)研究了一类不确定线性时滞连续系统的鲁棒容错控制问题.基于LMI方法和Lyapunov稳定性理论,分别采用无记忆状态反馈和时滞状态反馈控制器(其中系统的时滞常数和状态反馈常数不一定相同),给出了闭环系统对执行器失效故障具有鲁棒容错能力的充分条件,并利用Matlab中的LMI工具箱求解其中的控制器参数,仿真结果验证了该设计方法的有效性和可行性.(2)研究了一类不确定线性时滞离散系统的鲁棒容错控制问题.基于LMI方法和Lyapunov稳定性理论,采用一种有记忆的状态反馈控制器(其中系统的时滞常数和状态反馈常数不一定相同),给出了闭环系统对执行器或传感器失效故障具有鲁棒容错能力的充分条件,并利用Matlab中的LMI工具箱求解其中的控制器参数,通过仿真算例验证了该方法的有效性和可行性.(3)研究了一类不确定线性时滞离散系统的鲁棒D稳定容错控制问题.基于D稳定性理论和LMI方法,采用带有时滞项的状态反馈控制器,给出了闭环系统对执行器或传感器失效故障具有鲁棒D稳定容错性能的充分条件,并利用Matlab中的LMI工具箱求解其中的控制器参数,通过仿真算例验证了该方法的有效性和可行性.

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 研究概况
• 1.2.1 容错控制的研究概况
• 1.2.2 鲁棒控制的研究概况
• 1.3 不确定时滞系统的鲁棒容错控制的研究现状
• 1.4 论文结构
• 第2章 预备知识
• 2.1 线性矩阵不等式基础
• 2.2 Lyapunov稳定性理论
• 2.2.1 连续系统的Lyapunov稳定性理论
• 2.2.2 离散系统的Lyapunov稳定性理论
• 第3章 不确定线性时滞连续系统的鲁棒容错控制
• 3.1 系统描述
• 3.2 主要结论
• 3.2.1 无记忆状态反馈的鲁棒容错控制
• 3.2.2 基于时滞状态反馈的鲁棒容错控制
• 3.2.3 基于状态和时滞状态反馈的鲁棒容错控制
• 3.3 数值算例
• 3.4 小结
• 第4章 不确定线性时滞离散系统的鲁棒容错控制
• 4.1 系统描述
• 4.2 主要结论
• 4.2.1 含执行器失效的不确定离散时滞系统的鲁棒容错控制
• 4.2.2 含传感器失效的不确定离散时滞系统的鲁棒容错控制
• 4.3 数值算例
• 4.4 小结
• 第5章 不确定线性时滞离散系统的鲁棒D稳定容错控制
• 5.1 系统描述与预备知识
• 5.2 主要结论
• 5.2.1 含执行器失效的不确定离散系统的鲁棒D稳定容错控制
• 5.2.2 含传感器失效的不确定离散系统的鲁棒D稳定容错控制
• 5.3 数值算例
• 5.4 小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间完成的论文情况