执行机构故障的系统的事件触发滑模容错控制方法研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzzhong9910
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由于元器件自身的使用寿命和系统自身固有的特性等因素,系统中长期运行的元器件,例如执行机构和传感器,往往会发生一些未知的故障,这些故障可能会造成系统性能下降甚至导致系统是不稳定的。因此,在控制系统设计的时候,需要考虑控制器的容错能力,确保当系统在发生故障时,系统仍然是稳定的且具有满意的性能。容错控制技术作为一种有效的解决该问题的方法,受到许多人的关注。另一方面,由于系统中存在未建模参数误差和外部扰动,控制系统的鲁棒性也是一个重要考虑方面。滑模控制技术是一种能够有效消除模型参数不确定和外部干扰影响的鲁棒控制方法。因此,结合滑模控制技术和容错控制技术设计具有强鲁棒性的滑模容错控制算法具有重要意义。此外,为了降低控制系统相应模块之间的通信频率,在控制系统设计中引入事件触发通信机制。但是,事件触发机制的引入带来了一些新的研究问题,例如设计有效可行的事件触发规则保证奇诺行为不存在,同时设计滑模容错控制器克服事件触发机制造成的状态误差的影响,保证滑模面的可达性问题。基于上述所述,本文围绕相应的事件触发滑模容错控制方法开展深入研究,其具体研究内容包括:研究了一类执行机构故障的线性系统自适应状态反馈事件触发滑模容错控制问题。采用动态均匀量化器对传感器到控制器端和控制器到执行机构端的信号进行量化。基于量化的状态向量信号设计可行的事件触发条件。结合滑模控制技术和自适应控制技术设计了自适应状态反馈事件触发滑模容错控制算法保证闭环系统的稳定性和滑模面的可达性。给出了可以避免奇诺行为的事件触发条件参数设计方法,分析了任意两个连续触发事件之间的时间间隔。研究了一类执行机构故障的线性系统自适应输出反馈事件触发滑模容错控制问题。利用动态均匀量化器对传感器到控制器端和控制器到执行机构端的信号进行量化。设计一个动态补偿器,结合量化的测量输出向量和动态补偿器的状态向量设计了可行的事件触发机制。基于测量输出和动态补偿器状态向量设计了一种滑模面,并给出了滑模面稳定的充分条件。结合自适应控制技术和滑模控制技术,设计了自适应输出反馈事件触发滑模容错控制律保证滑模面的可达性。通过理论分析给出了事件触发条件参数的选择方法,得到了任意两个连续触发事件之间的时间间隔估计值。研究了一类执行机构故障的Markov系统异步自适应事件触发滑模容错控制问题。利用动态对数量化器对传感器到控制器端和控制器到执行机构端的信号进行量化。基于量化的状态信息,设计一种新的事件触发规则。结合滑模控制技术和自适应控制技术,提出一种异步自适应事件触发滑模容错控制策略,使其能够有效补偿执行机构故障、事件触发机制导致的状态延迟和量化误差对系统的影响,且同时能够保证闭环系统的状态轨迹到达滑模面附近的一个小邻域内并停留在邻域内。给出了所设计的事件触发条件能够避免奇诺行为的充分条件,并从理论上分析在所设计的事件触发机制下,任意两个连续触发事件之间的时间间隔。研究了一类执行机构故障和状态依赖的攻击信号情况下的Markov系统自适应事件触发滑模容错控制问题。对原系统进行坐标转换,利用新坐标下的状态向量设计滑模面,分析了滑动模态的稳定性,给出了滑模面参数的设计方法。基于新的坐标下的状态向量设计了可行的事件触发条件,给出了事件触发条件参数的选择方法。利用受损的事件触发状态向量和滑模面设计了自适应事件触发滑模容错控制策略,实现对未知参数的估计和补偿,保证系统的稳定性和滑模面的可达性,克服执行机构故障、事件触发状态误差和攻击信号的影响。分析了任意两个连续触发事件之间的时间间隔。研究了一类混杂执行机构故障和攻击信号情况下Markov系统自适应事件触发滑模控制问题。设计了一种模态依赖的滑模面,使得布朗随机过程对滑模运动的没有影响,给出了滑动模态的稳定条件。设计了一种可行的事件触发机制,并提出了一种模态依赖的自适应事件触发滑模容错控制策略,能够有效补偿执行机构故障、外部干扰、事件触发误差和攻击信号的影响,保证系统的稳定性和滑模面的可达性。分析了所设计的事件触发机制的最小触发事件间隔。
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