不确定非线性系统的故障/扰动重构及容错控制
发布时间：2020-12-06 18:43
实际工程系统长期运行中不可避免会出现故障,而系统故障往往是影响整个系统稳定运行的主要因素。为保证系统自身对安全性和可靠性的要求,促使故障检测与诊断(FDI)和容错控制(FTC)的研究。考虑大多数工程系统存在非线性和不确定性,本文针对不确定非线性系统在故障/扰动重构和容错控制方面开展深入研究。首先,研究不确定非线性系统执行器故障重构及容错控制问题。针对存在执行器故障的不确定非线性系统,引入一个包含系统状态和执行器故障的辅助增广状态构造一个等价的增广系统,设计相应的增广滑模观测器,实现系统的状态估计和执行器故障重构,从理论上分析估计误差,给出保证估计误差稳定的LMI条件。并基于状态估计和故障重构信息,设计抵抗执行器故障的容错控制器,保证系统状态的稳定。其次,研究不确定非线性系统传感器故障/测量扰动重构及容错控制问题。针对存在传感器故障/测量扰动的不确定非线性系统,引入一个包含系统状态和虚拟传感器故障(包含真实的传感器故障和测量扰动)的辅助广义状态构造一个等价的广义系统,设计相应的广义滑模观测器,实现系统的状态估计和传感器故障/测量扰动重构,从理论上分析估计误差,给出保证估计误差稳定的LMI...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 引言
1.2 课题研究目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 基于系统模型的故障诊断理论
1.3.2 基于观测器的故障重构方法
1.3.3 容错控制理论
1.4 主要研究内容
2 预备知识
2.1 线性矩阵不等式（LMI）理论
2.2 Lyapunov稳定性理论
2.3 本文中所用到的符号
3 不确定非线性系统执行器故障重构及容错控制
3.1 问题描述
3.2 增广滑模观测器设计及LMI稳定性分析
3.2.1 观测器设计
3.2.2 增广误差系统和滑模状态系统的动态模型
3.2.3 优化的LMI稳定性条件
3.3 容错控制器设计及LMI稳定性
3.3.1 控制器设计及稳定性分析
3.3.2 可实现的LMI优化稳定性条件
3.4 仿真实例
3.5 本章小结
4 不确定非线性系统传感器故障/测量扰动重构及容错控制
4.1 问题描述
4.2 广义滑模观测器设计及LMI稳定性分析
4.2.1 观测器设计
4.2.2 广义误差系统和滑模状态系统的动态模型
4.2.3 优化的LMI稳定性条件
4.3 容错控制器设计及LMI稳定性
4.3.1 控制器设计及稳定性分析
4.3.2 可实现的LMI优化稳定性条件
4.4 仿真实例
4.5 本章小结
5 不确定非线性系统多重故障/扰动重构及容错控制
5.1 问题描述
5.2 广义滑模观测器设计及LMI稳定性分析
5.2.1 观测器设计
5.2.2 广义误差系统和滑模状态系统的动态模型
5.2.3 优化的LMI稳定性条件
5.3 容错控制器设计及LMI稳定性
5.3.1 控制器设计及稳定性分析
5.3.2 可实现的LMI优化稳定性条件
5.4 仿真实例
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]Active fault-tolerant control strategy of large civil aircraft under elevator failures[J]. Wang Xingjian,Wang Shaoping,Yang Zhongwei,Zhang Chao. Chinese Journal of Aeronautics. 2015(06)
[2]考虑多传感器故障的可重构机械臂主动取代分散容错控制[J]. 赵博,李元春. 控制与决策. 2014(02)
[3]考虑传感器故障的导弹姿态控制系统主动容错控制研究[J]. 曹祥宇,胡昌华,马清亮. 控制与决策. 2012(03)
[4]容错控制理论及其应用[J]. 周东华,DingX. 自动化学报. 2000(06)
[5]质量弹簧系统的重构和容错控制研究[J]. 董选明,谭民. 控制与决策. 2000(01)
博士论文
[1]执行器故障的航天器姿态容错控制[D]. 肖冰.哈尔滨工业大学 2014
[2]复杂飞行器鲁棒容错控制技术研究[D]. 许德智.南京航空航天大学 2013
[3]变结构永磁直线同步电机的主动容错控制与实验研究[D]. 唐梓力.哈尔滨工业大学 2013
[4]卫星姿态控制系统的故障诊断与容错方法研究[D]. 管宇.哈尔滨工业大学 2012
[5]基于滑模控制方法的故障容错控制系统研究[D]. RAFI YOUSSEF.中南大学 2012
[6]规避卫星姿控系统故障诊断与容错控制技术研究[D]. 程月华.南京航空航天大学 2012
[7]基于滑模的航天器执行机构故障诊断与容错控制研究[D]. 闫鑫.哈尔滨工程大学 2012
[8]基于多模型的飞机舵面故障诊断与主动容错控制[D]. 郭玉英.南京航空航天大学 2009
[9]基于观测器的非线性系统鲁棒故障检测与重构方法研究[D]. 何静.国防科学技术大学 2009
[10]复杂非线性系统的智能故障诊断与容错控制[D]. 刘春生.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]基于故障诊断观测器的非线性系统的容错控制[D]. 安新国.河北科技大学 2013
[2]基于滑模的故障重构和容错控制[D]. 刘浩.哈尔滨工业大学 2013
[3]非线性系统执行器故障容错控制研究[D]. 吴淑莹.东北大学 2011
[4]基于滑模观测器的线性系统故障诊断和容错控制[D]. 尹森.东北大学 2011
本文编号：2901857
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 引言
1.2 课题研究目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 基于系统模型的故障诊断理论
1.3.2 基于观测器的故障重构方法
1.3.3 容错控制理论
1.4 主要研究内容
2 预备知识
2.1 线性矩阵不等式（LMI）理论
2.2 Lyapunov稳定性理论
2.3 本文中所用到的符号
3 不确定非线性系统执行器故障重构及容错控制
3.1 问题描述
3.2 增广滑模观测器设计及LMI稳定性分析
3.2.1 观测器设计
3.2.2 增广误差系统和滑模状态系统的动态模型
3.2.3 优化的LMI稳定性条件
3.3 容错控制器设计及LMI稳定性
3.3.1 控制器设计及稳定性分析
3.3.2 可实现的LMI优化稳定性条件
3.4 仿真实例
3.5 本章小结
4 不确定非线性系统传感器故障/测量扰动重构及容错控制
4.1 问题描述
4.2 广义滑模观测器设计及LMI稳定性分析
4.2.1 观测器设计
4.2.2 广义误差系统和滑模状态系统的动态模型
4.2.3 优化的LMI稳定性条件
4.3 容错控制器设计及LMI稳定性
4.3.1 控制器设计及稳定性分析
4.3.2 可实现的LMI优化稳定性条件
4.4 仿真实例
4.5 本章小结
5 不确定非线性系统多重故障/扰动重构及容错控制
5.1 问题描述
5.2 广义滑模观测器设计及LMI稳定性分析
5.2.1 观测器设计
5.2.2 广义误差系统和滑模状态系统的动态模型
5.2.3 优化的LMI稳定性条件
5.3 容错控制器设计及LMI稳定性
5.3.1 控制器设计及稳定性分析
5.3.2 可实现的LMI优化稳定性条件
5.4 仿真实例
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]Active fault-tolerant control strategy of large civil aircraft under elevator failures[J]. Wang Xingjian,Wang Shaoping,Yang Zhongwei,Zhang Chao. Chinese Journal of Aeronautics. 2015(06)
[2]考虑多传感器故障的可重构机械臂主动取代分散容错控制[J]. 赵博,李元春. 控制与决策. 2014(02)
[3]考虑传感器故障的导弹姿态控制系统主动容错控制研究[J]. 曹祥宇,胡昌华,马清亮. 控制与决策. 2012(03)
[4]容错控制理论及其应用[J]. 周东华,DingX. 自动化学报. 2000(06)
[5]质量弹簧系统的重构和容错控制研究[J]. 董选明,谭民. 控制与决策. 2000(01)
博士论文
[1]执行器故障的航天器姿态容错控制[D]. 肖冰.哈尔滨工业大学 2014
[2]复杂飞行器鲁棒容错控制技术研究[D]. 许德智.南京航空航天大学 2013
[3]变结构永磁直线同步电机的主动容错控制与实验研究[D]. 唐梓力.哈尔滨工业大学 2013
[4]卫星姿态控制系统的故障诊断与容错方法研究[D]. 管宇.哈尔滨工业大学 2012
[5]基于滑模控制方法的故障容错控制系统研究[D]. RAFI YOUSSEF.中南大学 2012
[6]规避卫星姿控系统故障诊断与容错控制技术研究[D]. 程月华.南京航空航天大学 2012
[7]基于滑模的航天器执行机构故障诊断与容错控制研究[D]. 闫鑫.哈尔滨工程大学 2012
[8]基于多模型的飞机舵面故障诊断与主动容错控制[D]. 郭玉英.南京航空航天大学 2009
[9]基于观测器的非线性系统鲁棒故障检测与重构方法研究[D]. 何静.国防科学技术大学 2009
[10]复杂非线性系统的智能故障诊断与容错控制[D]. 刘春生.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]基于故障诊断观测器的非线性系统的容错控制[D]. 安新国.河北科技大学 2013
[2]基于滑模的故障重构和容错控制[D]. 刘浩.哈尔滨工业大学 2013
[3]非线性系统执行器故障容错控制研究[D]. 吴淑莹.东北大学 2011
[4]基于滑模观测器的线性系统故障诊断和容错控制[D]. 尹森.东北大学 2011
本文编号：2901857
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