不确定系统多约束条件下的满意容错控制研究

摘要

近年来，随着对系统可靠性要求的不断提高，容错控制日益受到人们的重视。动态复杂系统的容错控制不仅要求在发生故障时系统能够继续安全稳定运行，还能具有可以接受的、令人满意的性能指标。当前大多数文献主要解决了系统故障前后的稳定性问题，但对于多种性能指标约束下的容错控制很少提及。为此，本文研究了多指标约束下的满意容错控制问题。在更实际、更一般的执行器故障模型下，分析了指标的相容性和相容指标的取值范围，同时给出了多指标约束下有效控制器的设计方法。本文的主要研究成果如下： (1) 研究了一类同时具有非线性不确定特性、干扰输入和时滞特性的线性系统鲁棒满意容错控制问题。利用线性矩阵不等式方法，分析了与鲁棒稳定性能相容的H<,∞>扰动衰减性能指标的取值范围，在指标相容的基础上，给出了鲁棒H<,∞>满意容错控制器存在的充分条件，以及满意容错控制器的构造性设计方法。 (2) 研究了一种以区域极点指标为基础，两类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。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满意容错控制器的设计步骤。 (3) 研究了一种静态输出反馈控制下，线性不确定系统同时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。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容错控制器的设计方法。 (4) 对一类线性随机离散不确定系统，研究了当执行器发生故障时的满意容错控制问题。所设计的控制器确保闭环系统同时满足期望的扇形区域极点指标、稳态方差指标和H<,∞>范数指标约束。同时分析了容错控制中三类期望指标的相容性，并给出了满意容错控制器存在的充分条件和设计方法。 (5) 对一类连续线性不确定系统，研究了非凸区域极点指标、H<,∞>指标和方差指标约束下满意容错控制器的设计问题。在执行器发生故障时，利用线性矩阵不等式方法，建立了容错控制中三类指标的相容性理论，分析了与非凸区域极点相容的H<,∞>指标和方差指标的取值范围，并在相容指标约束下给出了有效控制器的设计方法。 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。

目录

文摘

英文文摘

声明

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被动容错控制

1.2.2主动容错控制

1.2.3容错控制理论的研究现状

1.3满意控制的研究现状

1.4满意容错控制的提出

1.5线性矩阵不等式的简介

1.6论文的研究内容与结构

2相容指标约束的不确定时滞系统鲁棒容错控制

2.1问题描述

2.2主要结果

2.3仿真例子

2.4小结

3两类指标约束下的状态反馈满意容错控制

3.1连续系统两类指标约束的满意容错控制

3.1.1问题描述

3.1.2主要结果和证明

3.1.3数值实例

3.2离散系统两类指标约束的满意容错控制

3.2.1问题描述

3.2.2主要结果和证明

3.2.3数值实例

3.3 小结

4极点、H∞和方差指标约束下的静态输出反馈满意容错控制

4.1连续系统多指标约束的满意容错控制

4.1.1问题描述

4.1.2主要结果和证明

4.1.3数值实例

4.2离散系统多指标约束的满意容错控制

4.2.1问题描述

4.2.2主要结果和证明

4.2.3数值实例

4.3小结

5离散系统扇形区域极点指标约束下的满意容错控制

5.1问题描述

5.2主要结果

5.3数值算例

5.4小结

6非凸区域极点指标约束下的满意容错控制

6.1问题描述

6.2主要结果

6.3数值实例

6.4小结

结束语

致 谢

硕士期间完成的论文和科研项目参与情况

参考文献