近年來,工業(yè)系統(tǒng)的自動化水平高速發(fā)展,控制要求不斷提高。相應(yīng)地,系統(tǒng)部件日益增多,非線性程度不斷增加,這給系統(tǒng)的分析與綜合帶來了巨大挑戰(zhàn)。一方面,系統(tǒng)長時間工作或人員不正確操作等因素會致使系統(tǒng)產(chǎn)生故障;另一方面,系統(tǒng)組件增多,干擾進入系統(tǒng)渠道增多,多源化、不匹配擾動對系統(tǒng)的作用更為復雜,進一步增加了控制難度。故障和干擾會降低系統(tǒng)的控制性能,甚至直接破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此,提高非線性系統(tǒng)的容錯能力,補償故障對系統(tǒng)的影響,抑制外界干擾,對非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。本文針對非線性控制系統(tǒng)的執(zhí)行器故障和干擾問題,開展容錯控制研究,主要研究內(nèi)容如下:1)研究了具有執(zhí)行器故障的Lipschitz非線性系統(tǒng)的魯棒容錯控制方法。針對一類受到執(zhí)行器故障以及干擾的Lipschitz非線性系統(tǒng),提出了一種魯棒滑模容錯控制方法。首先,設(shè)計了一種綜合觀測器以同時估計系統(tǒng)的狀態(tài)、故障以及干擾信號;其次,利用觀測器獲得的信息,設(shè)計了一種魯棒滑模容錯控制器。在該控制方法中,將干擾分為兩部分分別進行處理,并基于Lyapunov理論分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后,通過仿真,驗證了該算法的有效性。2)研究了基于綜合觀測器的仿... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

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容錯技術(shù)的應(yīng)用

電子科技大學博士學位論文2意義。目前，非線性系統(tǒng)容錯控制仍然存在諸多挑戰(zhàn)，許多問題亟需解決，如下圖1-2所示，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)外界干擾、故障以及參數(shù)不確定性，其中，外界干擾以及系統(tǒng)故障為非線性系統(tǒng)控制研究中兩個主要問題。圖1-2非線性系統(tǒng)容錯控制存在的問題（一）系統(tǒng)干擾問題隨著系統(tǒng)復雜程度增加，系統(tǒng)組件增多，外界干擾進入系統(tǒng)的渠道增多。一般來說，系統(tǒng)的外界干擾可以分為匹配性干擾以及非匹配性干擾[16]。匹配性干擾的主要特征是，干擾信號進入系統(tǒng)的通道與控制信號相同，在系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型中，該類干擾信號的系數(shù)矩陣dB與控制器系數(shù)矩陣B存在一定的線性相關(guān)性，即dB可以寫成系數(shù)矩陣B的線性組合[17-20]。非匹配性干擾的特征是，干擾信號進入系統(tǒng)的渠道和控制輸入不同，其系數(shù)矩陣不在控制器矩陣所展開的空間中，即,drankBBrankB[21-24]。對于匹配性干擾，可以通過設(shè)計反饋控制器抑制其對系統(tǒng)的影響，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而非匹配性干擾，由于其進入系統(tǒng)機理復雜，且存在一定隨機性，嚴重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，該類干擾是目前非線性系統(tǒng)容錯控制的難點之一。目前較為可行的方法就是設(shè)計觀測器，通過觀測器獲得干擾信號的相關(guān)信息，并基于觀測信息設(shè)計后續(xù)的控制器[25-28]。如前所述，在許多實際系統(tǒng)中，很難獲得系統(tǒng)狀態(tài)，然而，大多數(shù)干擾觀測器設(shè)計都建立在系統(tǒng)狀態(tài)可測量的基礎(chǔ)上。如何設(shè)計有效的觀測器并將之用于控制器設(shè)計，以達到較好的干擾抑制效果是非線性系統(tǒng)抗干擾控制的重要課題之一。（二）系統(tǒng)故障問題當系統(tǒng)的某個特征屬性或參數(shù)偏離了可接受的性能指標范圍，即可認為系統(tǒng)

電子科技大學博士學位論文41.2非線性系統(tǒng)容錯控制研究現(xiàn)狀容錯控制按照控制器是否在線設(shè)計分為主動容錯控制和被動容錯控制[40-45]，如圖1-3所示。圖1-3容錯控制系統(tǒng)分類由上圖1-3可知，在被動容錯控制框架下，控制器的參數(shù)是固定的，控制器設(shè)計也主要基于離線獲得的故障信息。當系統(tǒng)運行時，該類控制器能夠補償?shù)墓收闲盘柍潭扔邢蓿瑢τ陔x線故障數(shù)據(jù)庫中未包含的故障不具有容錯能力。因此，被動容錯方法具有較強的保守性，適合標稱系統(tǒng)或者預期故障情況。相反，主動容錯控制則具有較強的靈活性。該方法使用在線檢測獲得的故障信息，實時調(diào)整控制器參數(shù)。因此，主動容錯方法可以在線處理系統(tǒng)出現(xiàn)的新故障，以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，主動容錯控制的框架如圖1-4所示。圖1-4主動容錯控制基本框架由上圖1-4可知，主動容錯方法包含了檢測層，主要由故障檢測、分離、評價

【參考文獻】：
期刊論文
[1]六自由度IRB-120機器人機械手的滑�？刂婆c邊界層控制（英文）[J]. Mojtaba HADI BARHAGHTALAB,Vahid MEIGOLI,Mohammad Reza GOLBAHAR HAGHIGHI,Seyyed Ahmad NAYERI,Arash EBRAHIMI.  Journal of Central South University. 2018(09)



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