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线性系统的分步式H_∞容错控制器设计

作　者: 冉茂清
导　师: 罗跃生
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 系统理论
关键词: 被动容错控制主动容错控制 H_∞控制线性矩阵不等式
分类号: TP13
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 22次
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内容摘要

容错控制系统是指当系统中某些部件发生故障时，仍能按原定性能指标或性能指标略有降低，但在可以接受的范围内，而安全地完成控制任务。容错控制是提高控制系统安全性的一项重要的技术。所以容错控制具有重要的理论研究意义和实际的应用价值。本文的研究内容和目标是，首先研究系统的被动容错控制设计方案，得到在系统完好时和有部分零件或部件遭到损坏时，都能在当时情况下发挥最大效率、得到最好控制效果的控制器。其次利用系统的故障诊断结果，研究系统的主动容错控制问题。得到系统能够完成相应任务所需的必要条件和相应的控制器设计方法。具体完成的内容是：(1)研究了线性系统的被动容错控制问题。当线性系统在执行器失效时，应用Lyapunov稳定性理论，线性代数理论，LMI和偏序集等知识，首先得到了一种保障系统能渐进稳定的极小值所对应的控制律K的方法；其次得到了分步式设计控制器的步骤和方法.(2)研究了线性系统的主动容错控制问题。当线性系统在执行器失效时，应用Lyapunov稳定性理论，线性代数理论，基于观测器的故障诊断知识，LMI和偏序集等知识，首先得到了保障系统能渐进稳定的极小值的个数，并设计好相应个数的控制器；其次得到了基于观测器的故障诊断知识来有效地选择设计好的控制器从而保障系统稳定的方法。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-13
  1.1 选题的研究背景和意义  9
  1.2 容错控制的发展现状  9-10
  1.3 容错控制的主要研究方法  10-11
    1.3.1 被动容错控制方法  10-11
    1.3.2 主动容错控制方法  11
  1.4 容错控制存在的问题与发展展望  11
    1.4.1 容错控制存在的问题  11
    1.4.2 容错控制的发展展望  11
  1.5 本文研究的内容和方法  11-12
  1.6 本文的主要工作  12-13
第2章系统理论与预备知识  13-25
  2.1 线性连续系统的基本数学模型  13
  2.2 李亚普诺夫(Lyapunov)稳定性的理论知识  13-14
  2.3 线性矩阵不等式(LMI)理论知识  14-16
    2.3.1 线性矩阵不等式(LMI)的一般表示  14-15
    2.3.2 标准的线性矩阵不等式(LMI)问题  15-16
  2.4 鲁棒控制理论知识  16-17
    2.4.1 鲁棒 H_∞控制的表达式模型  16-17
    2.4.2 H_∞控制的 LMI 方法理论知识  17
  2.5 无记忆状态反馈  17-18
  2.6 故障表达式模型的理论知识  18-20
    2.6.1 传感器故障的表达式模型  18-19
    2.6.2 执行器故障的表达式模型  19-20
  2.7 偏序集  20
  2.8 矩阵论的理论知识  20-24
    2.8.1 矩阵的分块理论知识  20-21
    2.8.2 矩阵乘法的初等变换理论知识  21-24
  2.9 本章小结  24-25
第3章线性系统的分步式 H_∞被动容错控制器设计  25-43
  3.1 引言  25
  3.2 线性系统在执行器故障时的容错控制  25-38
    3.2.1 问题描述  25-31
    3.2.2 线性系统在执行器故障时保持稳定的充分条件  31-37
    3.2.3 线性连续的系统在执行器故障时的 H_∞控制  37-38
  3.3 设计算法实例  38-42
  3.4 本章小结  42-43
第4章线性系统的分步式 H_∞主动容错控制器设计  43-64
  4.1 引言  43
  4.2 基于观测器的线性定常系统的故障诊断方法  43-48
    4.2.1 问题描述  43-44
    4.2.2 基于观测器的线性系统故障诊断方法的结论  44-48
  4.3 基于分布式 H_∞设计的线性系统的主动容错控制  48-59
    4.3.1 问题描述  48
    4.3.2 主动容错控制器设计  48-59
  4.4 设计算法实例  59-63
  4.5 本章小结  63-64
总结和展望  64-65
参考文献  65-71
攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果  71-72
致谢  72

线性系统的分步式H_∞容错控制器设计

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