项目名称: 基于切换策略的鲁棒容错控制系统优化设计

项目编号: No.61273155

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 叶丹

作者单位: 东北大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 系统模型普遍存在的不确定性及可能发生的故障均具有时变特性,因此要求所设计的控制系统必须对时变不确定性具有鲁棒性,同时对时变故障具有容错功能。本项目针对具有时变不确定性和时变故障的系统,提出一整套基于切换策略的鲁棒容错控制器优化设计的新方法。首先,针对具有时变仿射不确定性的线性系统,基于切换策略并采用参数依赖型 Lyapunov函数,构造鲁棒变增益控制器;在此基础上,进一步将时变执行器故障与时变不确定性一并考虑,深入剖析二者之间所存在的强耦合现象并引入新的切换策略,提出一套系统的鲁棒容错变增益控制器优化设计方法。其次,针对不确定输入受限系统的容错控制器综合问题,给出凸的优化设计条件;同时考虑信号量化现象,引入新的分析方法和技术手段,减少不确定性、故障以及量化误差等因素对控制系统设计的影响,提升系统的性能。该项研究不仅可以丰富现有的容错控制理论,而且为提高实际系统的可靠性和安全性提供有益借鉴。

中文关键词: 容错控制;鲁棒控制;切换策略;时变故障;时变不确定性

英文摘要: Time-varying model uncertainty and fault often occur in practical control systems. Thus, control systems must be robust for uncertianty and has fault-tolerant ability. For linear systems with time-varying uncertainty and time-varying fault, this project proposes a set of new methods to optimize robust fault-tolerant control systems based on the switching strategy. Firstly, a robust controller with variable gains is constructed for linear systems with affine time-varying uncertainty, based on the switching strategy and parameter-dependent Lyapunov function method. On this basis, the strong coupling between time-varying uncertainty and fault is deeply analysis. Then some new switching strategies are introduced to propose a set of optimization methods to design robust fault-tolerant controllers with variable gains. Secondly, some convex optimization conditions of fault-tolerant controllers are given for uncertain input constrained systems. Then signal quantization phenomenon is taken into account, new analytical methods and techniques are introduced to reduce the impact of uncertainty, failure, and quantization error on control systems designs and enhance systems performance. The results of this project can not only enrich the existing fault-tolerant control theories, and provide useful references to improve the re

英文关键词: Fault-tolerant control;Robust control;Switching strategy;Time-varying fault;Time-varying uncertainty

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