混合系統(tǒng)的容錯(cuò)控制技術(shù)研究.pdf

1、本文研究的混合系統(tǒng)由一系列連續(xù)模態(tài)和一組邏輯切換機(jī)制組成,系統(tǒng)按照給定的切換準(zhǔn)則在各模態(tài)之間切換以達(dá)到性能要求。許多現(xiàn)代大型控制系統(tǒng)的混合特性推動(dòng)了混合系統(tǒng)的研究。混合系統(tǒng)的控制理論近十多年來取得了顯著的進(jìn)步。
　　 控制系統(tǒng)中的故障常常會(huì)引發(fā)系統(tǒng)的異常行為。容錯(cuò)控制的目的在于通過控制器的調(diào)節(jié)使得故障系統(tǒng)仍能保持滿意的性能或者至少達(dá)到可以接受的性能指標(biāo)。目前,關(guān)于混合系統(tǒng)的容錯(cuò)控制成果很少,而很多復(fù)雜系統(tǒng)需用混合系統(tǒng)建模,這使得

2、混合系統(tǒng)的容錯(cuò)控制技術(shù)研究具有重要的理論價(jià)值和迫切的實(shí)際需要。
　　 本論文系統(tǒng)地研究了混合系統(tǒng)的故障行為,提出了一系列新穎的容錯(cuò)控制技術(shù)?？紤]兩大類故障:連續(xù)性故障影響到系統(tǒng)每個(gè)連續(xù)模態(tài)；離散性故障影響到系統(tǒng)的切換機(jī)制?？紤]兩種容錯(cuò)控制目標(biāo):連續(xù)性能目標(biāo),即混合系統(tǒng)連續(xù)動(dòng)態(tài)在原點(diǎn)處穩(wěn)定或者輸出調(diào)節(jié)/跟蹤問題可解；離散規(guī)則目標(biāo),即混合系統(tǒng)的離散切換機(jī)制需滿足某些約束,如給定切換順序。
　　 首先,運(yùn)用連續(xù)系統(tǒng)理論研究基于

3、連續(xù)性能目標(biāo)的容錯(cuò)問題,針對(duì)帶有多種切換性質(zhì)的混合系統(tǒng),如基于時(shí)間的切換、基于狀態(tài)的切換、脈沖切換、隨機(jī)切換等,提出了一系列容錯(cuò)控制方法。主要依據(jù)兩種思路:第一種是先針對(duì)每個(gè)故障模態(tài)分別設(shè)計(jì)容錯(cuò)控制律以保證該模態(tài)穩(wěn)定,然后和混合系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性條件相結(jié)合已保證混合系統(tǒng)全局穩(wěn)定；第二種是直接研究帶有不穩(wěn)定故障模態(tài)的混合系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性,而不去重構(gòu)故障模態(tài)內(nèi)的控制器,該思路的核心是讓穩(wěn)定模態(tài)去克服故障模態(tài)對(duì)全局穩(wěn)定性造成的負(fù)面影響,從而實(shí)現(xiàn)

4、混合系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性。
　　 接著,對(duì)于帶有離散規(guī)則容錯(cuò)目標(biāo)的混合系統(tǒng),提出了一系列基于離散事件理論的容錯(cuò)控制方法。主要思路是從離散事件系統(tǒng)的角度對(duì)系統(tǒng)離散部分的故障進(jìn)行重構(gòu),同時(shí)和連續(xù)動(dòng)態(tài)的可達(dá)性相結(jié)合,從而維持系統(tǒng)的離散規(guī)則。針對(duì)兩種主要的離散事件系統(tǒng)模型:有限狀態(tài)機(jī)和Petri網(wǎng)分別進(jìn)行了討論。
　　 最后,基于混合系統(tǒng)的方法提出了幾種新穎的監(jiān)測(cè)容錯(cuò)控制策略用于提高動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的容錯(cuò)控制性能。所提出的容錯(cuò)策略不需要一系