大规模下三角非线性系统的容错控制

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在控制理论研究领域中,大规模下三角非线性系统的相关研究占据着重要地位。相应的探究方法不胜枚举,而新近提出的增益控制方法为大规模下三角非线性系统的探索提供了新的研究思路。由于自然界现象的复杂多样性,在许多实际情况下,系统的执行器会不可避免地面临各种不确定性或外部扰动,从而发生故障,导致执行器的能量并不能准确地施加到系统。本文将基于静态增益技术研究一类(允许执行器发生故障的)大规模下三角非线性系统的容错控制问题,所得研究结果进一步推动了大规模下三角非线性系统的相关研究进展。主要内容可概括如下。
  将静态增益技术应用于单输入单输出下三角非线性系统中,研究执行器故障情形下的容错控制问题。借助静态增益技术,将一类下三角非线性系统转换为易于选取其合适李雅普诺夫函数的辅助系统。然后采用有效的自适应估计策略对执行器的故障参数进行处理,随后设计带有双曲函数的状态反馈容错控制策略来实现所有闭环信号全局有界的控制目标。本部分的研究为本论文的主体研究部分起理论支撑作用。
  将静态增益技术应用于一类大规模下三角非线性系统中,在允许执行器出现故障的情形下,研究容错跟踪控制问题。这一部分的探索启发于对单输入单输出下三角非线性系统容错控制已有的研究工作,借助静态增益技术引入带有跟踪信号的坐标变换,将所研究的大规模下三角非线性系统转换成便于处理的等价系统。此外,紧接着证明所设计的控制策略能够实现具有有界扰动的大规模下三角非线性系统的容错跟踪控制目标。通过对机床给进系统的仿真实验验证了该控制策略的有效性。本部分的研究具有承上启下的作用。
  为了减轻控制信号输入时信息传输的负担,并保持系统良好的性能,在大规模下三角非线性系统的容错跟踪控制策略中加入了事件触发的控制思想。证明借助双曲函数性质所设计的事件触发机制,能够有效地避免奇诺现象的发生。同样地,通过机床给进系统的仿真实例验证了所提出控制策略的有效性。
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