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1、基于输出反馈的不确定NCS鲁棒容错控制2009年11月第16卷第6期控制工程ControlEngineeringofChinaNOV.2009Vo1.16,No.6文章编号:1671-7848(2009)06-0674-04基于输出反馈的不确定NCS鲁棒容错控制李炜,张建全,李亚洁(兰州理工大学电气工程与信息工程学院,甘肃兰州730050)摘要:研究了一类具有网络诱导时延和参数不确定性网络化控制系统鲁棒容错控制问题.基于将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵不确定性的NCS模型,同时考虑系统参数不确定性对系统的影响,应用Lyapunov稳定性理论和L
2、MI方法,采用输出反馈控制策略,推证出了保证闭环网络化控制系统在执行器或传感器发生故障时仍渐进稳定的充分条件,并以求解线性矩阵不等式组给出了容错控制器的设计方法,最后用仿真算例验证了此方法的可行性和有效性.关键词:网络化控制系统;鲁棒容错控制;输出反馈;不确定时延;线性矩阵不等式中图分类号:TP273文献标识码:ARobustFault—tolerantControlofNCSwithUncertaintyBasedonOutputFeedbackL/Wei,ZHANGJian-quan,LIYa-jie(CollegeofElectricalandIn
3、formationEngineering,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China:)Abstract:Theproblemofrobustfault—tolerantcontrolfornetworkedcontrolsystems(NCS)withuncertaintime—delayanduncertainparameterisstudied.BasedonTime—delaymodelfornetworkedcontrolsystems,theLyapunovstabilitytheory
4、andLMImethodsareusedtoderivethesufficientconditionstoensurethattheNCSwithuncertaintime?-delayanduncertainparameteragainstactuatororsen?-sorfailuresisasymptoticallystablebyadoptingoutputfeedbackcontrollaw.Therobustfault—tolerantcontrollerisdesigned.Thenu—meriealexampleshowsthateff
5、ectivenessandfeasibilityoftheproposedmethod.Keywords:networkedcontrolsystem;robustfault-tolerantcontrol;outputfeedback;uncertaintime—delay;LMI1引言网络控制系统(NetworkedControlSystems,NCS)具有成本低,安装维护简便,系统可靠性和灵活性高,便于进行故障诊断等优点.J,在航空航天,石油化工,制造业等系统中得到了广泛的应用.然而系统中不可避免的存在网络诱导时延,不确定性以及元部件故障等因素,从
6、而降低系统的性能,甚至导致系统失稳.因此对其进行鲁棒容错控制研究,使其具有容错能力已成为对现代控制系统的一种本征要求.就已有研究的成果_4刮而言,控制器大多采用状态反馈的形式,但对于功能和结构复杂的网络化控制系统全部状态往往难于测取,因此状态反馈形式的控制器在应用中受到了限制;而采用输出反馈控制法的研究成果中,对参数,时延的不确定性以及传感器,执行器故障给系统带来影响的考虑比较单一;另外一般的完整性问题大都基于0—1故障模型,也即只考虑断路故障.因此本文基于NCS时延模型,考虑网络诱导时延及参数的不确定性对系统产生的影响,利用Lyapunov稳定性理论和
7、LMI方法推证出了系统具有鲁棒完整性的充分条件,给出了控制器的设计方法,并对所述方法进行了仿真模型.2系统描述与准备知识1)网络时延分析与假设由于网络化控制系统中通讯带宽有限且信息源众多,因此,信息传输不可避免地存在着各种延迟,网络化控制系统中的延迟包括:被控对象与控制器之间数据传输的时延(丁);控制器进行控制时的时延(r);控制器与被控对象之间命令传输的时延(.,r);被控对象从接收命令到执行命令的时延(丁,r).为了便于时延的分析,假设控制器与执行器均为事件驱动,收稿日期:2008-09-04;收修定稿日期:2008-10-27基金项目:甘肃省自然科
8、学基金资助项目(3ZS051-A25-032)甘肃省教育厅高等学校研究生导师科研
