DETCS下NNCS主-被动混合容错控制研究
对于可能发生执行器故障的非线性网络化控制系统(NNCS)，考虑系统会受到外界有限能量扰动的影响，以及控制器可能存在参数摄动的情形，采用主-被动混合容错控制策略保证系统的运行性能，并引入离散事件触发通讯机制(DETCS)节约网络资源，提高系统的控制质量(QoP)和通讯服务质量(QoS)。论文的主要研究内容如下： 1)针对NNCS，基于T-S模糊模型建立集事件触发条件、网络诱导时延及执行器故障于一体的数学模型；进一步考虑到控制器可能存在参数摄动，且系统受到外界有限能量扰动的影响，建立受扰NNCS闭环故障模型；同时利用平行分布补偿原理设计符合NNCS特性的容错控制律。 2)基于1)中建立的模型，设计被动α-稳定容错控制器使闭环系统对提前预知的故障具有鲁棒性，同时离线设计的故障检测观测器利用源源不断的周期采样信号实时检测系统可能发生的故障，若得到未知故障大小，一方面由被动容错控制器增益防止系统性能恶化，一方面根据故障信息迅速补偿，确保系统具有α-稳定性能。 3)实际工业系统面临的问题不仅仅是执行器可能发生故障而影响系统运行的稳定性，不可避免地会受到外界有限能量扰动的刺激，以及控制器元件可能存在参数摄动等不利因素的影响，因此提出主-被动混合非脆弱H∞容错控制策略，使得NNCS在执行器发生已知或未知故障时都保持渐近稳定，并对外界有限能量扰动具有一定的抗干扰能力。 4)为了在保证系统控制性能的基础上进一步提高网络通讯服务质量，将事件发生器置于采样器与故障检测观测器之间，不再直接利用周期采样信号估计故障，而是考虑信息的非均匀传输建立故障NNCS增广模型。首先离线设计被动容错控制律，继而采用事件发生器输出的非均匀信号集成设计故障检测与动态调节机制，使系统在发生执行器故障时既能节约网络资源，又尽可能保持无故障时的性能。 5)最后在MATLAB仿真平台上对上述所有理论推导进行了仿真验证。文中所设计的故障检测模块能有效估计故障；对比同一模型在被动容错控制(PFTC)、主动容错控制(AFTC)及主-被动混合容错控制下的响应曲线，发现混合容错控制方案能有效结合PFTC和AFTC的优点，使系统对集内/外故障均具有容错能力；同时，引入的DETCS极大地节约了网络通讯资源，提高了资源利用率。
非线性网络化控制系统;主-被动混合容错控制;离散事件触发通讯机制;通讯服务质量
兰州理工大学
硕士
控制理论与控制工程
王君
2019
中文
TP273
2019-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）