DETCS下NCS主被动区间混合鲁棒容错控制研究

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网络化控制系统(NCS)容错控制已是智能制造领域一个重要的研究课题,由于集成控制力高、适应性强、便于维护管理的特点推动了其在工程领域中的快速发展,但受制于系统和网络的复杂性,构件设备故障、通讯制约、时滞及内部参数的不确定等因素仍是该领域重点关注的问题。鉴于此,本课题在离散事件触发通讯机制(DETCS)约束下,依据主被动混合思想,以区间控制的容错方式,研究了任意执行器故障下系统对控制任务及通讯服务质量的协同设计问题。主要内容如下:1)根据先验知识,利用划分算法对故障数据进行归纳划分以创建具有代表性的常见故障知识库,与此同时建立具备等价关系的执行器故障被动、主动数学表达式,在DETCS下集中设计了参数不确定、随机时滞、干扰以及切换抖动等因素影响下的闭环故障NCS模型,并在控制策略和FDO(fault detection observer)的基础上对常见故障模型匹配,完成调度任务。2)采用“离线设计,在线调度”的控制方式设计了主被动区间混合鲁棒少保守性容错控制器,在FDO的作用下快速检测故障,使得常见故障发生时,快速调用相应的区间容错控制器的同时减少结果的保守性;在常见故障划分范围内出现其他故障时,利用补偿算法完成对其控制器的重构设计。3)考虑在实际系统中受网络制约和事件触发条件的影响,研究了多变性时延作用下的容错控制,在执行器故障和外界扰动共同干预下分别构建具有概率分布的故障观测器和区间容错控制律,并利用鲁棒控制、H2控制,设计随机时延NCS主被动区间混合鲁棒广义H2/H∞少保守性的容错控制器,以确保系统在均方指数稳定的基础上具有一定的动态特性。4)借鉴平滑切换思想,在对系统调度策略作用下导致的不同控制器间切换瞬态响应做了平滑研究,并设计具有非脆弱特性的容错控制器,一旦发生执行器故障,则区间容错控制器进行相应的平滑处理,一方面可提高切换进程,另一方面可柔化控制器之间的瞬态切换过程促使系统输出响应趋于平滑;与此同时借助DETCS通讯方式及满意性能指标约束,使NCS的容错控制方法不仅可以节约网络资源还能保证各控制器在切换点处具有H2/H∞性能。
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