非線性無窮分布時滯系統(tǒng)的故障診斷與容錯控制研究.pdf

1、時滯現(xiàn)象在實(shí)際的工程系統(tǒng)中是普遍存在的，如通訊系統(tǒng)、生物系統(tǒng)、電力系統(tǒng)，化工過程等。時滯的存在是造成系統(tǒng)不穩(wěn)定的主要原因之一，因此有許多的科研工作者致力于時滯系統(tǒng)的研究。從客觀事實(shí)上來看，帶有非線性無窮分布時滯的系統(tǒng)包含了許多帶有時滯的非線性系統(tǒng)，其它離散時滯系統(tǒng)及有限分布時滯系統(tǒng)都是其特例。因此研究帶有非線性無窮分布時滯的系統(tǒng)具有重要的意義。本文運(yùn)用Lyapunov穩(wěn)定性定理和LMI技術(shù)，針對非線性無窮分布時滯系統(tǒng)，進(jìn)行了故障診斷與容

2、錯控制的研究，研究內(nèi)容主要包括魯棒H∞濾波器的設(shè)計、非脆弱魯棒控制器的設(shè)計、容錯同步控制等內(nèi)容，通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出設(shè)計方法的有效性。本文的主要的創(chuàng)新工作如下所示:
　　1.研究了非線性無窮分布時滯系統(tǒng)的魯棒H∞濾波器的設(shè)計問題。非線性無窮分布時滯同時存在于系統(tǒng)的狀態(tài)方程和可測輸出方程中，并且系統(tǒng)帶有范數(shù)有界的參數(shù)不確定。通過引入一個新的Lyapunov-Krasovskii泛函，首次提出了一種新穎的魯棒H∞濾波器的設(shè)計方法。

3、通過Lyapunov穩(wěn)定性原理，分別得到了時滯獨(dú)立和時滯依賴的魯棒H∞濾波器存在條件。設(shè)計的魯棒H∞濾波器可以保證對于帶有參數(shù)不確定的濾波器誤差系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定的，并且滿足給定的H∞性能指標(biāo)。
　　2.研究了非線性無窮分布時滯系統(tǒng)的非脆弱控制問題。在設(shè)計系統(tǒng)的非脆弱控制器的時候，分別考慮了兩種類型的擾動，即依賴于控制器K的乘性增益擾動和獨(dú)立于控制器K的加性增益擾動。所研究的非線性系統(tǒng)不僅包含有非線性無窮分布時滯同時也包含離散時滯。針

4、對離散時滯的下限等于零和大于零的情況分別進(jìn)行了討論。當(dāng)離散時滯的下限大于零的時候即離散時滯為區(qū)間時滯的時候，提出了一種新的Lyapunov-Krasovskii函數(shù)分析方法來設(shè)計非脆弱控制器，得到了保守性更小的結(jié)果。在Lyapunov泛函推導(dǎo)的過程中，使用牛頓-萊布尼茲公式，并且引入了一些自由的加權(quán)矩陣來表述系統(tǒng)變量之間、牛頓-萊布尼茲公式中變量之間的關(guān)系。所設(shè)計的非脆弱控制器不僅可以保證非線性無窮分布時滯系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定的，同時滿足給定

5、的H∞性能指標(biāo)。
　　3.研究了非線性無窮分布時滯系統(tǒng)的容錯控制問題。首先研究了非線性無窮分布時滯系統(tǒng)的容錯同步控制問題。用一個通用的故障函數(shù)模型來描述系統(tǒng)發(fā)生的故障。無論系統(tǒng)中是否有故障發(fā)生，設(shè)計的容錯同步控制器都可以使系統(tǒng)達(dá)到同步。容錯同步控制器包含有兩個部分，狀態(tài)反饋控制器和故障補(bǔ)償器。其次證明了一類核函數(shù)為kj(s)=njδ(s)的非線性無窮分布時滯系統(tǒng)與一類非線性系統(tǒng)的等價性。采用非線性無窮分布時滯系統(tǒng)的容錯同步控制方法

6、，對一類帶有多時滯的主從混沌系統(tǒng)的容錯同步問題進(jìn)行了研究。容錯同步控制器的存在條件是時滯依賴的，并且可以通過線性矩陣不等式技術(shù)進(jìn)行求解?；煦缤秸`差系統(tǒng)在容錯控制器的作用下可以達(dá)到漸近穩(wěn)定，并且滿足給定的H∞性能指標(biāo)。
　　4.研究了一類核函數(shù)為kj(s)=njδ(s)的非線性無窮分布時滯系統(tǒng)的基于模糊模型的容錯同步控制問題和故障診斷問題。首先研究了基于T-S模糊模型和模糊采樣控制的混沌系統(tǒng)的容錯同步控制問題?；煦缦到y(tǒng)的容錯同步控

7、制問題被轉(zhuǎn)化為求解帶有采樣控制器的混沌誤差系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。在求解模糊采樣控制器的過程中，提出了新的參數(shù)依賴的Lyanpunov-Krasovskii泛函和放松鎮(zhèn)定技術(shù)，這樣大大降低了模糊采樣控制器的存在條件的保守性。然后研究了基于模糊雙曲正切模型的非線性系統(tǒng)的模糊雙曲故障診斷濾波器設(shè)計的問題。通過一個參考的殘差模型把模糊雙曲正切故障診斷濾波器的設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為H∞模型匹配的問題。通過H∞最優(yōu)化技術(shù)，模糊雙曲正切故障診斷濾波器的存在條件可