不确定线性系统的故障诊断与容错控制研究

摘要

近年来，随着对复杂动态系统的安全性能和可靠性能的要求不断提高，故障检测与容错控制技术在很多领域得到了广泛的应用。本文针对不确定线性系统进行了故障检测与容错控制问题的相关研究。现将本文的主要创新点总结如下: 针对多胞不确定线性系统给出有限频率域内故障检测滤波器的设计方法。本方案利用H∞/H_故障检测方案来最小化扰动抑制性能和最大化故障灵敏性能，并通过对未知状态变量进行分解，引入一个新的自适应机制来建立带有时变增益的故障检测滤波器，同时运用切平面的技术解决了包含在H_性能中的非凸问题。随后，通过固定一些设计参数，故障检测滤波器的设计条件可转化成相应的线性矩阵不等式的条件进行求解。仿真算例验证了本方法的有效性与优点。 针对模型完全未知的线性多智能体系统给出一致性容错控制器的设计方法。通过对拉普拉斯矩阵进行分解，本方法首先给出一个等价的变换系统:权重边动态，并证明对权重边动态设计的镇定控制器等价于对原始多智能体系统设计的一致性控制器。在这一框架下，本方法设计一个基于数据的容错控制器来实现对权重边动态的镇定，进而在等价的一致性控制器的作用下，原始多智能体系统达到一致性的要求。此方法的有效性通过仿真算例加以说明。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景和意义

1．2国内外研究现状及发展动态

1．2．1故障诊断与容错控制的基本概念

1．2．2故障诊断与容错控制的研究现状

1．3本文的主要工作

1．4本章小结

第2章预备知识

2．1一些引理

2．2线·性矩阵不等式(LMI)的求解

2．3图理论的基本概念

2．4本文所用到的符号

第3章多胞不确定系统的时变增益故障检测滤波器设计

3．1引言

3．2．1系统模型

3．2．2相关定义以及问题描述

3．2．3有限频域性能分析

3．3主要结果：故障检测滤波器的设计

3．3．1满足性能指标(S．2)的设计条件

3．3．2满足性能指标(S．3)的设计条件

3．3．3稳定性条件(S．1)

3．3．4滤波器参数的求解算法

3．4检测阈值的设计

3．5仿真算例

3．6本章小结

第4章模型未知的线性多智能体系统的容错控制器设计

4．1引言

4．2问题描述

4．2．1拉普拉斯矩阵的分解

4．2．2系统模型

4．2．3问题描述

4．3权重边动态

4．3．1权重边动态与多智能体系统之间的线性变换

4．3．2设计的等价性

4．4基于数据的控制器设计方法以及一致性分析

4．4．1基于数据的算法

4．4．2基于数据的控制器设计以及一致性分析

4．5仿真算例

4．6本章小结

第5章总结与展望

5．1总结

5．2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文