發(fā)布時(shí)間：2018-06-21 15:54

  本文選題：容錯(cuò)控制 + Delta算子��； 參考：《南京航空航天大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：切換系統(tǒng)是控制理論研究的一個(gè)熱門的類別,有關(guān)切換系統(tǒng)的研究成果也頗豐富。但是,仍有許多相關(guān)的問(wèn)題沒(méi)有被完全解決,比如切換系統(tǒng)的容錯(cuò)控制問(wèn)題。在數(shù)字控制領(lǐng)域,Delta算子比移位算子更優(yōu)越,因此Delta算子系統(tǒng)的相關(guān)研究逐漸為廣大學(xué)者所接受。每個(gè)模態(tài)都描述為Delta算子系統(tǒng)的切換系統(tǒng)叫做Delta算子切換系統(tǒng)。盡管近些年Delta算子切換系統(tǒng)得到了一些學(xué)者的重視,但是其控制理論還有較大的發(fā)展空間。在出現(xiàn)故障的實(shí)際的切換系統(tǒng)中,除了要求所設(shè)計(jì)控制器和切換律使得系統(tǒng)穩(wěn)定外,還需要其他性能,比如:外部擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)被調(diào)輸出較小的影響、瞬態(tài)性能等。本文主要研究Delta算子切換系統(tǒng)的容錯(cuò)控制問(wèn)題,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)針對(duì)一類具有執(zhí)行器故障的不確定Delta算子切換系統(tǒng),研究了保成本魯棒H_∞可靠控制問(wèn)題。分別基于任意切換和狀態(tài)切換方法,設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋控制器和切換律使得閉環(huán)切換系統(tǒng)具有指定的H_∞性能且給出了閉環(huán)保成本函數(shù)的一個(gè)上界。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,出現(xiàn)了不確定矩陣相乘的現(xiàn)象,提出了針對(duì)這種現(xiàn)象的處理方法。(2)研究了具有執(zhí)行器故障的Delta算子切換系統(tǒng)的非脆弱可靠(35)-鎮(zhèn)定問(wèn)題,所得的研究成果以LMI的形式給出。首先,為了確定在(35)-鎮(zhèn)定過(guò)程中的Delta算子切換系統(tǒng)的每一個(gè)模態(tài)的衰減率,提出了一階LMI區(qū)域理論。其次,針對(duì)非脆弱可靠控制問(wèn)題中出現(xiàn)了不確定矩陣相乘的現(xiàn)象,提出了對(duì)應(yīng)的處理方法�；�于上面所提的兩種方法和平均駐留時(shí)間方法,設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋控制器和切換律,使得閉環(huán)Delta算子切換系統(tǒng)的每一個(gè)模態(tài)的極點(diǎn)均位于指定的圓盤內(nèi),且其是指數(shù)穩(wěn)定的。(3)基于模態(tài)依賴平均駐留時(shí)間方法,研究了一類具有執(zhí)行器故障的Delta算子切換線性系統(tǒng)的可靠保成本控制問(wèn)題。首先,基于模態(tài)依賴平均駐留時(shí)間方法,分析了非線性Delta算子切換系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性和指數(shù)穩(wěn)定性準(zhǔn)則。然后,基于該準(zhǔn)則,設(shè)計(jì)了可靠控制器和切換律,以鎮(zhèn)定所給定具有執(zhí)行器故障的Delta算子切換系統(tǒng),并且給出了閉環(huán)成本函數(shù)的一個(gè)上界。(4)解決了Delta算子切換系統(tǒng)的故障檢測(cè)及容錯(cuò)控制問(wèn)題�；�于狀態(tài)切換方法,設(shè)計(jì)了觀測(cè)器/控制器和切換律,使得切換系統(tǒng)故障能夠被檢測(cè)出來(lái)且閉環(huán)切換系統(tǒng)具有指定的H_∞性能。(5)研究了基于動(dòng)態(tài)輸出反饋的具有傳感器故障的Delta算子切換系統(tǒng)的容錯(cuò)控制問(wèn)題,應(yīng)用了兩種狀態(tài)切換方法,所得的結(jié)果均以LMI形式給出。首先,應(yīng)用了Lyapunov-Metlzer方法。所選的Metlzer矩陣的非零元素被用于切換控制器和切換律的設(shè)計(jì)中。其次,應(yīng)用了凸組合方法設(shè)計(jì)切換控制器和切換律。兩種方法所設(shè)計(jì)的控制器和切換律,均能夠保證閉環(huán)切換系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。在凸組合方法的應(yīng)用中,出現(xiàn)了不確定矩陣相乘現(xiàn)象。針對(duì)此現(xiàn)象,提出了一種有效的處理方法。(6)基于狀態(tài)切換方法,研究了具有執(zhí)行器故障的Delta算子切換系統(tǒng)的具有圓盤極點(diǎn)約束的可靠H_∞控制問(wèn)題。分別應(yīng)用Lyapunov-Metlzer和凸組合方法設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋控制器和切換律,使得閉環(huán)切換系統(tǒng)的每一個(gè)模態(tài)的極點(diǎn)均位于指定的圓盤內(nèi),且其具有指定的H_∞性能。
[Abstract]:Switching systems are a hot category in the study of control theory, and there are plenty of research achievements on switching systems. However, there are still many related problems that are not completely solved, such as the fault tolerant control problem of switched systems. In the digital control field, the Delta operator is superior to the shift operator, so the related research of the Delta operator system is run by. The switching system described as Delta operator system is called Delta operator switching system. Although the Delta operator switching system has been paid attention to by some scholars in recent years, the control theory has great development space. As the system and switching law make the system stable, other properties are needed, such as the effect of the external disturbance on the output of the system, and the transient performance. This paper mainly studies the fault tolerant control problem of the Delta operator switching system. The main research contents are as follows: (1) for a class of uncertain Delta operator switching systems with actuator failures, Based on the arbitrary switching and state switching method, the state feedback controller and the switching law are designed to make the closed loop switched system have the specified H_ infinity performance and give a upper bound of the closed environmental cost function. In the design process, the phenomenon of the uncertainty matrix multiplication is presented in the design process. The method of dealing with this phenomenon. (2) the non fragile reliable (35) - stabilization problem of the Delta operator switching system with actuator failures is studied. The results obtained are given in the form of LMI. First, in order to determine the attenuation rate of each mode of the Delta operator switching system in the (35) - stabilization process, the first order LMI region is proposed. Secondly, in view of the phenomenon that the uncertainty matrix multiplies in the non fragile reliable control problem, the corresponding processing method is proposed. Based on the two methods mentioned above and the mean standing time method, the state feedback controller and the switching law are designed, which make the poles of each mode of the closed loop Delta subunit switching system all located in the finger. In the fixed disk, and it is exponentially stable. (3) based on the modal dependent mean standing time method, the reliability guaranteed cost control problem of a class of Delta operator switched linear systems with actuator failures is studied. First, the asymptotic stability of the nonlinear Delta operator switching system is analyzed based on the modal dependent mean standing time method. Then, based on the criterion, a reliable controller and switching law are designed to stabilize the Delta operator switching system with a given actuator fault, and a upper bound of the closed loop cost function is given. (4) the problem of fault detection and fault tolerance of the Delta operator switching system is solved. Based on the state switching method, the system is set up. Considering the observer / controller and the switching law, the switching system fault can be detected and the closed loop switched system has the specified H_ infinity performance. (5) the fault tolerant control problem of the Delta operator switching system with sensor fault based on dynamic output feedback is studied. The two state switching methods are applied, and the results are all LMI First, the Lyapunov-Metlzer method is applied. The non zero element of the selected Metlzer matrix is used in the design of switching controllers and switching laws. Secondly, a convex combination method is used to design the switching controller and the switching law. The controller and the switching law designed by the two methods can ensure the asymptotic stability of the closed loop switching system. In the application of the convex combination method, there is an uncertain matrix multiplication phenomenon. An effective method is proposed for this phenomenon. (6) based on the state switching method, a reliable H_ infinity control problem with the disk pole constraint for the Delta operator switching system with actuator failures is studied. The application of Lyapunov-Metlzer and convex respectively is applied respectively. The combination method designs the state feedback controller and the switching law, making the poles of each mode in the closed loop system all located in the specified disk, and it has the specified H_ infinity performance.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP13

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本文編號(hào)：2049353