广义双线性系统的故障诊断与容错控制

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1、摘要广义双线性系统是最接近广义线性系统的一类广义非线性系统，非线性系统的故障诊断与容错控制一直是控制领域研究的热点与难点。本文的主要工作就是研究广义双线性系统的故障诊断与容错控制。首先，本文回顾了双线性系统近年束理论研究的成果与发展，总结了故障诊断与容错控制的研究对象与方法。接下来，重点讨论了基于状态观测器的广义双线性系统故障诊断方法。给出了PID状态观测器与基于未知输入状态观测器的存在条件和设计方法。并把结论应用到系统故障诊断中去。仿真结果验证了方法的有效性。最后，本文介绍了基于L2控制理论的系统鲁棒容错控制的概念。给出了实现广义双线性系统鲁棒容错控制的状态反馈控制器与输出反馈控制器的存在

2、条件，保证设计的反馈控制器在正常情况下和存在执行器故障的情况下，都能使闭环系统渐进稳定，且闭环输入输出信号满足L2增益性能指标，从而实现系统的鲁棒容错控制。最后的仿真结果证明了结论的正确性。关键词：广义双线性系统，PID状态观测器，未知输入状态观测器，故障诊断，非线性系统的L2控制，鲁棒容错控制AbstractSingularbilinearsystem，differentfromalinearsingularsystem，isakindofnonlinearsingularsystems．Faultdiagnosisandfault-tolerantcontrolfornonlinears

3、ystemshavealwaysbeenahotresearchtopicduetotheirpotentialsinsystemsandcontrolapplications．However，forfaultdiagnosisandfaulttolerantcontrolonsingularbilinearsystems，feweffortshavebeenmadesofarThismotivatesustodeveloptheresearchonfaultdiagnosisandfaulttolerantcontrolinsingularbilinearsystem．Firstly，th

4、ebackgroundandprogressoftheresearchonbilinearsystemsarereviewedinthethesis．Theresearchtopicsandmethodsoffaultdiagnosisandfault—tolerantcontrolaresummarized．Secondly,thethesismainlydiscussesthefaultdiagnosisforsingularbilinearsystemsbasedonstateobservers．ThesufficientconditionsfortheexistenceofPIDbi

5、linearobserversandthedesignofstateobserverssubjectedtounknowninputsarethenpresented．Moreover，thetechniquesareappliedtofaultdiagnosisforbilinearnormalsystems．Numericalsimulationsaregiventoillustratethedesignprocedures．Finally，thepaperproposestherobustfault—tolerantcontrolforsingularbilinearsystemswi

6、thL2contr01．Thestateandoutputfeedbackcontrollersaredesignedforsingularbilinearsystems．Thecontrollers，whethertheactuatorsarenormalorabnormal，couldbeusedtostabilizetheclosed—loopsystemexponentially，andsatisfytherequiredL2performanceindex．Thatis，thefault．tolerantcontr01isrealized．Keywords：singularbili

7、nearsystem，PIDobservers，stateobserverssubjectedtounknowninputs，faultdiagnosis，L2controlfornonlinearsystem，robustfault．tolerantcontr01．独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表