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有限频域离散系统故障估计与主动容错控制摘要文章研究了基于故障估计的有限频域离散系统主动容错控制问题。采用广义系统方法设计观测器，在有限频域中分析了动态误差系统的稳定性和H∞性能指标。故障估计是由设计的观测器得到，利用故障估计，提出了一种基于GYP引理的闭环系统稳定性分析的H∞ FTC方法。通过数值仿真验证了该方法的有效性。 引入人们对系统的安全性、可靠性、可维护性和生存性的要求越来越高，容错控制(FTC)成为研究热点，并取得了重要的研究成果。可实现的系统性能取决于冗余的可用性和分析和综合FTC系统控制器的设计方法。目前，基于冗余的利用情况，容错控制系统主要包括被动容错控制和主动容错控制，以达到系统正常工作的同一目标。通过考虑不同的设计方法得到了一些独特的性能。[1-7]]是被动FTC的结果，[1]和[2]同时考虑了被动和主动FTC问题。针对过驱动非线性模型[3]，提出了一种被动FTC方法，并将其应用于电动汽车。在有限频域，[4]提供了一种鲁棒H∞被动FTC策略。该控制器分别用于解决高超声速飞行器动力系统[5]、非线性随机系统[6]和非线性仿射系统[7]的被动容错问题。 与此同时，许多学 ...

一类基于观测器的非线性系统的滤波和神经网络容错控制摘要针对一类以严格反馈形式表示的非线性系统，在未知系统动力学和执行器故障情况下，提出了一种基于滤波器和神经网络的容错控制策略。首先利用自适应神经网络(ANN)进行状态观测器的设计，从而获得不可测量的系统状态。注意ANN仅在设计状态观测器时使用，而不在设计控制器时使用。在该方法中，引入滤波技术来构造虚拟控制输入，不仅可以减少ANN逼近误差和状态估计误差带来的不利影响，而且还可以解决微分项的展开问题。此外，将反推技术与所提出的NN相结合，设计了容错跟踪控制器，并采用了一种不同于上述ANN的新的权值更新规律。理论分析和仿真结果表明，在存在执行器故障和系统动力学未知的情况下，所提出的FTC策略能够保证跟踪误差收敛到一个小的零区域。 介绍非线性系统的控制设计一直是一个活跃的话题，并获得了相当大的关注。同时，未知系统动力学和执行器故障的存在使得控制设计变得更具挑战性。在过去的几十年里，各种各样的控制策略被报道用来处理非线性系统的控制问题。 一方面，为了很好地完成控制任务，研究有效、及时的响应控制策略具有重要意义。到目前为止，已经取得了大量的成果。举 ...

具有传感器饱和和随机故障的非线性网络控制系统故障检测摘要针对一类具有传感器饱和、随机丢包和时延的非线性网络控制系统，设计故障检测滤波器，建立一个统一的模型来描述丢包和网络感应引起的传输时延。通过构造Lyapunov函数，采用凸优化算法，通过求解一系列线性矩阵不等式得到H∞故障检测滤波器的参数矩阵，保证误差系统满足相关性能指标。最后，通过数值算例验证了该方法的有效性。 引入通信网络对系统的工作起着至关重要的作用，然而，它依赖于自身的可靠性和安全性，数据包通过网络传输，可能会出现延迟或丢包的情况。另外应该注意的是饱和度，几乎每个传感器都有其物理限制。 对于网络控制系统的故障检测研究，通常是构建合适的滤波器和状态观测器来作为残差生成器以生成残差信号。 由于网络的复杂性，随机丢包、随机延迟、随机非线性等随机发生现象引起了人们的关注，这些现象通常被假定为按一定概率随机发生 问题陈述和初步说明考虑以下具有随机故障、随机丢包、随机延迟和传感器饱和的非线性网络系统: 为给定实初始序列，为未知输入，为待检测故障，为常数时延，为饱和函数 若，无丢包。丢包率为 随机变量α(k)和δ(k)是互不相关的伯 ...

基于事件触发机制的故障诊断与容错控制摘要针对一类带有执行器故障的参数不确定系统，研究了其在事件触发的通讯 机制下的被动容错控制。考虑周期采样和连续事件触发依次切换的混合事件触发机制，不仅能够节约网络资源，同时两个连续的事件触发时刻之间的时间间隔严格大于静默时间h, 从而在根本上消除了 Zeno 现象。考虑混合事件触发机制以及网络通信时滞，将闭环系统重建为切换形式的时滞系统，继而利用时滞系统分析理论给出了闭环系统稳定性和无源性判据，并推导得到容错控制器和事件触发机制的联合设计准则。 全频域控制器设计方法保守性较高，本文研究了基于事件触发的有限 频域被动容错控制问题，使得控制系统在整个频域范围保持稳定性而在某一特 定感兴趣的频域范围内具备相应的 H∞ 性能指标。考虑自适应混合事件触发机制 和时变网络通信时延，给出了执行器故障条件下闭环系统的稳定性和有限频域 H∞ 性能判据，然后提出了容错控制器和事件触发机制的联合设计方法。 被动容错控制器需要预知所有的故障形式，故其对系统故障的容忍度较低，本文研究了事件触发通讯机制下网络化控制系统的主动容错控制，考虑积分型事件触发机制，以传感器在给定时间区 ...

摘要本文研究了动态事件触发机制下具有非线性时变时滞的离散网络系统的有限时间故障检测问题。采用基于动态事件的通信方案提高了带宽利用效率、减少冗余信号的传输、降低了网络的传输压力。再通过构造一个新的Lyapunov泛函并利用适当的不等式技术，得到了增广系统达到有限时间稳定性和令人满意的H∞性能指标的充分条件。此外，基于若干矩阵不等式的解，给出故障检测滤波器参数的表示形式。最后，通过数值仿真验证了所提出的FTFD策略的有效性和可行性。 结论本文研究了一类具有时变时滞的离散非线性系统在通信约束情况下的有限时间故障检测问题。为了减少潜在的数据冲突，节约有限的通信资源，在FDF的设计中引入了动态事件触发机制。特别地，采用了一个辅助变量来表征动态事件触发通信方案。利用Lyapunov稳定性定理，给出了若干稳定性判据，使得所处理的增广系统是具有规定H∞性能水平的FTS。通过求解一组矩阵不等式，对所设计的FDF增益矩阵进行了参数化。最后，给出了一个算例，说明了新开发的FTFD滤波方案的有效性和优越性

复杂不确定动态系统的状态估计与滑模控制研究摘要本论文针对若干类典型的动态系统，考虑其中常见的不确定性，例如物理单元中过程扰动、传感器和执行器扰动、参数摄动，以及网络单元中的时滞、丢包、攻击、量化、非周期性事件等等，主要采用滑模控制方法，以自适应技术、滑模观测器、技术等方法为辅助，研究若干具有复杂不确定性的动态系统的估计与滑模控制方法，提出了解决不确定动态系统的稳定性与性能分析、状态和故障估计、容错控制、事件触发控制等一系列问题的新方法。 绪论研究背景与意义不确定性信息的研究至关重要 不确定性为实际动态系统运行的 健稳性、可靠性、安全性以及非脆弱性带来了威胁甚至损害 研究现状复杂不确定动态系统 容错控制系统 故障：系统的至少一个特 征属性或参数与可接受/通常/标准条件的不允许偏差 故障是一种复杂的不确定性，按典型的控制系统结构来讲，可分为传感器故障、执行器故障和元部件故障；从故障间的相互关系来讲，可分为单故障、多故障、局部故障、独立故障；按故障程度来讲，可分为间歇故障、突变故障和缓慢故障。 设备故障可分为硬故障和软故障两类： 硬故障：由于某些模块 (如传感模块和 ...