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1、不确定时滞系统相容指标下的鲁棒容错控制器设计第21卷第6期Vo1.2lNo.6控制与决策ControlandDecision2006年6月Jun.2006文章编号:i001-0920(2006)06—0666—05不确定时滞系统相容指标下的鲁棒容错控制器设计张刚,王执铨(南京理工大学自动化系,南京210094)摘要:研究了一类同时具有非线性不确定特性,干扰输入和时滞特性的线性系统鲁棒容错控制问题.在更实际,更一般的执行器故障模式下,利用线性矩阵不等式方法.分析了与鲁棒稳定性能相客的日扰动衰减性能指标的取值范围;在指标相容的基础上,给出了鲁棒日容错控制器存在的充分条件,以及客错控制器的构
2、造性设计方法.仿真实例验证了方法的有效性.关键词:容错控制l鲁棒控制;相容性理论;时滞系统l执行器故障中图分类号:TP273文献标识码:ARobustFault-tolerantControllerDesignforNonlinearUncertainTime—delaySystemswithConstrainsofConsistentIndicesZHANGGang,WANGZhi—quan(DepartmentofAutomation,NanjingUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210094,China.Correspondent.
3、ZHANGGang,E—mail;zhanggang—njust@126.corn)Abstract:TheproblemofrobustH—infinityfault—tolerantcontrolsystemdesignfornonlinearuncertaintime—delaysystemswithactuatorfailuresisaddressed.Amorepracticalandgeneralmodelofactuatorfailuresisadopted.Basedonlinearmatrixinequalityapproach,theconsistencytheor
4、yonrobuststabilizationindexandH—infinityindexfornonlinearuncertaintime-delaysystemsissetup.Furthermore,sufficientconditionsfortheexistenceofrobustH—infinityfault—tolerantcontrollerisgivenintermsofLMIs.Asimulationexampleshowstheefficiencyandnecessityofthedesignmethod.Keywords:Fault—tolerantcontro
5、llRobustcontrol}Consistency;Time-delaysystems;Actuatorfailures1引言现代工程系统朝着大规模,复杂化方向发展,一旦系统发生故障就会造成人员与财产的巨大损失[1].因此,为了提高系统的可靠性,容错控制技术得到了广泛的重视和发展.然而,在容错控制中,仅保证故障系统的稳定性是不够的,还需考虑一些性能指标,如鲁棒性,抗干扰性[2]等等.目前,对于多性能指标要求的容错控制系统设计问题,工程论证人员往往是根据经验来选定各单项性能指标的取值范围,至于所选定的性能指标是否相互矛盾,能否达到,事先并不清楚,所以容错控制中相容性理论的建立,将为工
6、程中合理选定性能指标提供必要的理论依据.另一方面,时滞与不确定性在实际工程系统中经常是不可避免的,因此不确定时滞系统更接近实际系统,其可靠控制问题也就具有更强的实际背景.但是.以往的研究主要集中于以线性形式表达的不确定时滞系统r6叫].严格来讲,实际的控制系统除具有时滞特性外,都具有非线性特性,只是为了方便系统的分析与设计,人们才采用线性化模型.因此,将模型中的不确定性部分描述为非线性函数更能反映实际控制系统[1.本文研究了一类非线性不确定时滞系统的完整收稿日期:2005—05—06;修回日期:2005—07—21.基金项目:国家自然科学基金项目(60234010).作者简介:张刚(1
7、976一),男,四川遂宁人,博士生,从事故障检测与诊断,容错控制等研究;王执铨(1939一),男,武汉人,教授.博士生导师,从事兵器伺服系统,动态大系统的容错控制等研究.第6期张刚等:不确定时滞系统相容指标下的鲁棒客错控制器设计667性设计问题.采用了更一般的执行器故障模型,它能够完整地包含"完全失效","部分失效"以及"正常"3种典型的执行器工作状态;利用线性矩阵不等式方法.分析了鲁棒性能与H扰动衰减性能间的相容性理论;并在指标相容基础上,给
