基于觀測器的H-,∞-故障估計(jì)與調(diào)節(jié).pdf

1、隨著生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)于設(shè)備和被控系統(tǒng)安全性、可靠性要求的不斷提高，復(fù)雜系統(tǒng)主動(dòng)容錯(cuò)控制問題研究受到廣泛關(guān)注，已成為國際自動(dòng)控制界的熱點(diǎn)研究方向之一?？v觀已經(jīng)取得的研究成果，主要是針對(duì)故障診斷子系統(tǒng)與容錯(cuò)控制器獨(dú)立設(shè)計(jì)的情況，又稱容錯(cuò)控制系統(tǒng)的開環(huán)設(shè)計(jì)。再者，未建模動(dòng)態(tài)、參數(shù)攝動(dòng)等模型不確定性以及非線性等也是實(shí)際系統(tǒng)的常見現(xiàn)象，而這類系統(tǒng)往往難以實(shí)現(xiàn)故障診斷子系統(tǒng)與容錯(cuò)控制器的獨(dú)立設(shè)計(jì)。故障估計(jì)與調(diào)節(jié)考慮了故障診斷與容錯(cuò)控制的集成設(shè)計(jì)，為容錯(cuò)控

2、制系統(tǒng)提供了一種重要的閉環(huán)設(shè)計(jì)方法，近年來已受到了該研究領(lǐng)域的關(guān)注，但是目前取得的研究成果還較少。特別是，基于觀測器的H∞故障估計(jì)與調(diào)節(jié)問題研究迄今仍未見諸文獻(xiàn)，本研究課題就是在這種背景下提出的。 本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金課題，分別針對(duì)一類受L2-范數(shù)有界未知輸入影響的線性時(shí)不變系統(tǒng)、模型不確定線性系統(tǒng)和一類非線性系統(tǒng)，采用一種廣義內(nèi)?？刂浦鲃?dòng)容錯(cuò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，開展基于觀測器的H∞故障估計(jì)與調(diào)節(jié)問題研究，論文的主要研究工作及創(chuàng)新

3、之處如下： 1、針對(duì)一類受L2-范數(shù)有界未知輸入影響的線性時(shí)不變系統(tǒng)，分析了可能發(fā)生的潛在故障模式，提出了一種反映故障動(dòng)態(tài)行為的參考故障模型，應(yīng)用基于觀測器的故障估計(jì)器進(jìn)行故障估計(jì)并將通過反饋控制器實(shí)現(xiàn)故障補(bǔ)償，推導(dǎo)并證明了問題可解的充分條件，得到了觀測器和控制器增益矩陣設(shè)計(jì)的線性矩陣不等式求解方法。通過算例，分別針對(duì)一類突變型故障、斜坡型故障以及正弦波故障的情形設(shè)計(jì)了H∞故障估計(jì)器和H∞容錯(cuò)控制器，仿真結(jié)果表明取得了較滿意的故

4、障調(diào)節(jié)效果。 2、針對(duì)一類模型不確定線性系統(tǒng)，在第二章建立的參考故障模型和主動(dòng)容錯(cuò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將基于觀測器的魯棒H∞故障估計(jì)與調(diào)節(jié)問題歸結(jié)為兩目標(biāo)H∞優(yōu)化，推導(dǎo)并證明了問題可解的充分條件，得到了魯棒H∞控制器與故障估計(jì)器集成設(shè)計(jì)的矩陣不等式方法，給出了觀測器和控制器增益矩陣計(jì)算的迭代線性矩陣不等式算法。對(duì)于一類突變型故障、斜坡型故障和正弦波故障，通過算例驗(yàn)證了提出算法的有效性。 3、進(jìn)一步將上述參考故障模