廣義系統(tǒng)與廣義隨機系統(tǒng)的容錯控制

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1、摘要廣義系統(tǒng)是一類更具廣泛形式的動力學系統(tǒng)，描述了一類更為廣泛的實際系統(tǒng)模型，例如電力系統(tǒng)、經濟系統(tǒng)、機器人系統(tǒng)、電子網絡系統(tǒng)和宇航系統(tǒng)等，對它的研究具有重要的理論意義和應用價值。廣義系統(tǒng)歷經三十多年的研究，關于廣義系統(tǒng)穩(wěn)定性、能控性以及能觀性等方面的理論已有相當成熟的結果，但是對容錯控制問題的研究不夠深入，它是在廣義控制系統(tǒng)發(fā)展的逐步完善基礎上發(fā)展起來的，因此，對廣義系統(tǒng)的容錯控制研究有著廣闊的發(fā)展前途，其理論還有待進一步發(fā)展和完善。本文結合廣義系統(tǒng)的理論成果與正常系統(tǒng)容錯控制的思想，研究了廣義系統(tǒng)

2、與廣義隨機系統(tǒng)的容錯控制問題。由于實際工程中，除了對系統(tǒng)的Lyapunov穩(wěn)定性感興趣外，更關心系統(tǒng)能滿足一定的暫態(tài)性能要求，即有限時間控制問題。本文研究基于觀測器的廣義系統(tǒng)有限時間穩(wěn)定問題，利用廣義狀態(tài)觀測器理論，設計基于觀測器的狀態(tài)反饋控制器，使閉環(huán)系統(tǒng)無脈沖模和有限時間穩(wěn)定；同時也研究了不確定廣義系統(tǒng)的有限時間容錯控制問題，基于線性矩陣不等式(LMI)，給出了執(zhí)行器故障情形下，系統(tǒng)具有完整性的魯棒有限時間容錯控制設計方法。利用LMI方法，研究了更具一般性的連續(xù)故障模型的容錯保性能控制和魯棒H容錯

3、控制問題。針對一類不確定廣義系統(tǒng)，結合一個二次性能函數(shù)，研究廣義∞系統(tǒng)執(zhí)行器發(fā)生故障時，故障閉環(huán)系統(tǒng)保持正則、穩(wěn)定、無脈沖，且閉環(huán)性能指標不超過某個確定界的狀態(tài)反饋可靠保性能控制律的設計問題；討論了具有狀態(tài)時滯和參數(shù)不確定性的廣義系統(tǒng)的魯棒H容錯控制問題，基于廣義Riccati不等式,給出∞了執(zhí)行器故障時閉環(huán)系統(tǒng)仍保持穩(wěn)定的充分條件和控制器的設計方法。由于處理非線性系統(tǒng)時，對Hamilton-Jacobi-Inequality(HJI)的求解很困難，無論是解析解還是數(shù)值解。本文利用Takagi-Sug

4、eno(T-S)模糊模型來模擬或逼近非線性系統(tǒng)，將執(zhí)行器故障按故障范圍進行分類，構造故障切換系統(tǒng)，設計狀態(tài)反饋切I換控制器，使切換系統(tǒng)對任意切換律是H漸近穩(wěn)定的。另外研究了廣義非線性系∞統(tǒng)的可靠H輸出跟蹤控制問題，設計模糊可靠控制器，使系統(tǒng)在執(zhí)行器故障時仍∞能跟蹤參考信號，且跟蹤誤差系統(tǒng)漸近穩(wěn)定并滿足給定的H跟蹤性能指標?！藁陔S機微分方程的穩(wěn)定性理論，本文研究了廣義隨機系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠控制問題。針對Markov跳躍非線性廣義系統(tǒng)的魯棒隨機鎮(zhèn)定和H控制問題，將具有∞范數(shù)有界不確定性和Markov跳躍

5、參數(shù)的廣義非線性系統(tǒng)用T-S模糊模型描述，利用隨機Lyapunov函數(shù)，設計狀態(tài)反饋模糊控制器，使閉環(huán)模糊系統(tǒng)魯棒隨機穩(wěn)定，且H范數(shù)有界。對不確定廣義隨機模糊系統(tǒng)的魯棒H可靠控制問題，利用LMI∞∞方法，給出了魯棒H可靠模糊控制器存在的充分條件和設計方法；同時還研究了∞非線性廣義隨機時滯系統(tǒng)的魯棒可靠保性能控制問題，設計狀態(tài)反饋模糊控制器，使閉環(huán)系統(tǒng)對不確定性和執(zhí)行器故障是隨機穩(wěn)定的，且給定的性能指標不超過某個上界。關鍵詞：廣義系統(tǒng)；廣義隨機系統(tǒng)；容錯控制；可靠控制；模糊控制；H控制；∞保性能控制；廣

6、義Riccati不等式；線性矩陣不等式IIAbstractSingularsystemsisakindofdynamicssystems,whichismoregeneralandmorenaturaltorepresentandtohandlepracticalmodelsuchaspowersystems,economicsystems,roboticsystems,electricalnetworksystems,astronavigationsystems,andsoon.Theresearc

7、honsingularsystemsisofimportanttheoreticalmeaningandpracticalsignificance.Inthelastthreedecades,therehavebeenalotofachievementsonthestability,controllability,observerabilityetc,butfeweffortswerepaidtofaulttolerantcontrolforsingularsystems.Sothereisgreat

8、spaceforthedevelopmentoffaulttolerantcontrolforsingularsystems.Inthelightoftheoreticalresultsofsingularsystemsandthatoffaulttolerantcontrolfornormalsystems,weprovideastudyonthetheoryoffaulttolerantcontrolforsingularsystemsandsing