本文關(guān)鍵詞： 容錯(cuò)控制 執(zhí)行器故障 魯棒自適應(yīng) 非線性 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 多智能體系統(tǒng) 迭代學(xué)習(xí)　出處：《北京交通大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在實(shí)際工程系統(tǒng)中,由于外界干擾和執(zhí)行器故障引起的非線性通常是不可避免的。在大多數(shù)情況下,系統(tǒng)執(zhí)行器故障發(fā)生的時(shí)間是未知的,并且它的進(jìn)一步發(fā)展可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生不同形式和規(guī)模的故障。因此,當(dāng)一個(gè)給定的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),如何保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和保持可接受的執(zhí)行性能成為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要問題。因?yàn)楣收鲜请y以預(yù)見和預(yù)防的,容錯(cuò)控制被視為突發(fā)故障下維持某些安全苛求系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有前途的控制技術(shù)之一。本論文對(duì)上述關(guān)鍵問題的研究主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。針對(duì)一類存在執(zhí)行器故障的受擾線性系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控制問題,建立執(zhí)行器部分失效的故障模型,提出一種魯棒自適應(yīng)容錯(cuò)控制算法。這種控制算法不需要對(duì)時(shí)變執(zhí)行器故障的界值進(jìn)行分析與估算,不依賴于故障檢測(cè)及診斷裝置,因此結(jié)構(gòu)更加簡單,不需要大量的在線計(jì)算。研究表明,應(yīng)用所設(shè)計(jì)的控制方法,不僅能夠保證執(zhí)行器故障下系統(tǒng)的穩(wěn)定性,也能夠有效抑制狀態(tài)相關(guān)的外界干擾對(duì)系統(tǒng)的影響�；贚yapunov穩(wěn)定性理論的證明和仿真結(jié)果驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制算法的有效性,即當(dāng)系統(tǒng)存在外界干擾、參數(shù)不確定性以及執(zhí)行器故障時(shí),控制器能夠保證系統(tǒng)的鎮(zhèn)定。然后,將此方法進(jìn)行推廣和改進(jìn),解決執(zhí)行器故障下模型不確定隨機(jī)系統(tǒng)的容錯(cuò)控制問題。針對(duì)一類存在建模不確定性和執(zhí)行器故障的非線性系統(tǒng),研究其狀態(tài)跟蹤控制問題。在控制器的設(shè)計(jì)過程中較為關(guān)注易設(shè)計(jì)性和低成本兩個(gè)方面,其設(shè)計(jì)理念是將模型參考自適應(yīng)方法和基于徑向基函數(shù)(Radial basis function,RBF)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Neural network,NN)方法結(jié)合起來應(yīng)用于被控對(duì)象,所提出的幾種控制策略既不需要精確的系統(tǒng)模型信息,也不需要對(duì)時(shí)變故障信息進(jìn)行分析與估計(jì),因此結(jié)構(gòu)簡單,計(jì)算量小。然后,為解決一類同時(shí)存在執(zhí)行器故障、狀態(tài)時(shí)滯和輸入受限的非線性參數(shù)化重復(fù)運(yùn)行系統(tǒng)的狀態(tài)跟蹤問題,提出了一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)容錯(cuò)控制方法。這種控制策略由一個(gè)非線性反饋項(xiàng)和一個(gè)魯棒項(xiàng)構(gòu)成,能夠補(bǔ)償執(zhí)行器故障、輸入飽和以及狀態(tài)時(shí)滯給系統(tǒng)帶來的非線性影響。通過構(gòu)建一個(gè)時(shí)間權(quán)重的類Lyapunov-Krasovskii的組合能量函數(shù)證明閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。針對(duì)多智能體系統(tǒng),單個(gè)智能體的執(zhí)行器故障可通過智能體間的協(xié)同行為擴(kuò)散到整個(gè)系統(tǒng),從而導(dǎo)致性能下降甚至系統(tǒng)失穩(wěn),造成嚴(yán)重事故。為實(shí)現(xiàn)直流微電網(wǎng)中有源負(fù)載的協(xié)調(diào)控制,提出了兩種控制策略。當(dāng)故障信息已知時(shí),為每一個(gè)有源負(fù)載定義一個(gè)博弈性能指標(biāo)函數(shù),然后設(shè)計(jì)一個(gè)分布式控制策略同時(shí)最小化所有的指標(biāo)函數(shù)。在MATLAB/Simulink環(huán)境下對(duì)一個(gè)低壓直流微電網(wǎng)的有源負(fù)載協(xié)調(diào)控制進(jìn)行了模擬仿真,驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制算法的有效性。當(dāng)故障信息未知時(shí),提出基于魯棒自適應(yīng)技術(shù)的分布式控制策略來解決系統(tǒng)的容錯(cuò)控制問題。
[Abstract]:This paper presents a robust adaptive error - tolerant control algorithm for a class of nonlinear parametric repetitive operation systems , which are difficult to foresee and prevent .

【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1529219