幾類間歇故障的容錯(cuò)控制研究.pdf

1、隨著諸如生產(chǎn)、交通、通信等實(shí)際系統(tǒng)的日益規(guī)?；蛷?fù)雜化，安全問(wèn)題受到全社會(huì)的普遍關(guān)注。容錯(cuò)控制是能夠自動(dòng)適應(yīng)系統(tǒng)故障并維持系統(tǒng)具有可接受性能（如穩(wěn)定性、可靠性）的控制理論和方法。近四十年來(lái)，容錯(cuò)控制得到了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，取得了長(zhǎng)足發(fā)展。
　　故障在實(shí)際系統(tǒng)中不可避免，會(huì)引發(fā)系統(tǒng)的異常行為，危及系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是容錯(cuò)控制研究關(guān)注的焦點(diǎn)。以持續(xù)時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，故障可以分為永久故障和間歇故障。目前，容錯(cuò)控制研究和應(yīng)用中所考慮的故障往

2、往都是永久故障，僅有少量文獻(xiàn)研究了間歇故障的容錯(cuò)控制問(wèn)題。然而，間歇故障在實(shí)際系統(tǒng)中大量存在，嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能和安全，且不能用針對(duì)永久故障的容錯(cuò)控制方法予以解決。因此，本文系統(tǒng)研究了間歇故障的容錯(cuò)控制問(wèn)題，既考慮了不同作用形式（加性和乘性）的間歇故障，也考慮了不同作用部位（傳感器和執(zhí)行器）的間歇故障。主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　1.第二章研究了一類帶有加性間歇故障的線性系統(tǒng)容錯(cuò)控制問(wèn)題，分別考慮了僅發(fā)生傳感器故障、僅發(fā)生執(zhí)行器故障和兩

3、種故障同時(shí)發(fā)生三種情形。所考慮的加性間歇故障由服從Bernoulli分布的隨機(jī)變量進(jìn)行描述。H∞性能指標(biāo)被用于衡量容錯(cuò)控制性能?；诰€性矩陣不等式方法，可以得到容錯(cuò)控制器存在的充分條件，并求得相應(yīng)的動(dòng)態(tài)輸出反饋控制器。仿真結(jié)果表明了所提方法的有效性。
　　2.第三章研究了一類帶有多重加性間歇故障的非線性系統(tǒng)容錯(cuò)控制問(wèn)題，同樣分別考慮了僅發(fā)生傳感器故障、僅發(fā)生執(zhí)行器故障和兩種故障同時(shí)發(fā)生三種情形。此外，本章還考慮了非線性動(dòng)態(tài)和建模不

4、確定性。多重加性間歇故障由一組服從Bernoulli分布的隨機(jī)變量描述。類似于第二章，H∞性能指標(biāo)被用于衡量容錯(cuò)控制性能?；诰€性矩陣不等式方法，得到了容錯(cuò)控制器存在的充分條件，并求得相應(yīng)的動(dòng)態(tài)輸出反饋控制器。在飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)上的仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了所提控制方法的有效性。
　　3.本文在第四章中對(duì)一類帶有乘性間歇故障的非線性不確定系統(tǒng)的容錯(cuò)控制問(wèn)題開(kāi)展了研究，同樣也考慮了僅發(fā)生傳感器故障、僅發(fā)生執(zhí)行器故障和兩種故障同時(shí)發(fā)生三種情形。乘

5、性間歇故障由服從Markov鏈的隨機(jī)變量描述。同樣地，容錯(cuò)控制目標(biāo)以H∞性能指標(biāo)形式給出。上述容錯(cuò)控制器存在的充分條件也描述為矩陣不等式，求解該矩陣不等式可以得到相應(yīng)的動(dòng)態(tài)輸出反饋控制器。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提容錯(cuò)控制策略的有效性。
　　4.第五章針對(duì)一類帶有傳感器間歇故障的Wiener系統(tǒng)開(kāi)展了主動(dòng)容錯(cuò)控制研究，其中所考慮的Wiener系統(tǒng)以醫(yī)療中的臨床麻醉為背景。本章中，引入了內(nèi)?？刂扑惴ㄒ詷?gòu)建基本的閉環(huán)麻醉控制系統(tǒng)。針對(duì)傳感器可