一类下三角非线性系统的自适应容错控制

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随着科学技术的飞速发展,现代控制系统变得越来越精密与复杂,系统不仅会受到外部扰动的影响,而且它的内外部元件也可能会发生故障。在这种形势下,如何设计合理的控制器使系统能够保持安全稳定运行并且实现期望的控制目标,是目前控制领域的重点和难点之一。在前人工作的基础上,本文基于Lyapunov稳定性理论,针对一类下三角不确定非线性系统研究了自适应容错控制问题,探究自适应容错控制技术在自动控制系统中的作用。本文主要的研究内容如下:第一章介绍了容错控制和自适应控制的背景以及相关的研究概况,分析了非线性系统的自适应容错的研究意义。第二章给出了与本文相关的一些基础知识。第三章研究了一类非线性关联系统的分散自适应模糊容错控制问题,所考虑的系统带有不匹配参数不确定性、多状态时延扰动和执行器故障。通过引入一个合适的非线性增益函数以及模糊逼近技术,有效地处理了系统中的不匹配参数不确定性和系统互联项。基于对多状态时延扰动函数和卡死故障等有界信息的在线估计,设计了分散自适应H_∞容错控制器以及相应的自适应更新律。最后,基于Lyapunov稳定性分析,可以看到闭环系统的所有信号都是一致有界的,并且在系统在发生故障后,子系统的状态可以收敛到原点的一个小邻域内。最后仿真结果验证了所提出方法的有效性。第四章针对带有执行器故障的不确定非线性系统,研究了有限时间自适应容错控制问题。利用严格反步的方法,分别设计了有限时间类型的虚拟控制器以及自适应更新律,最后给出了有限时间自适应容错控制器,有效地的补偿了由执行器故障和参数不确定性带来的对系统的影响。最后通过两个仿真算例对本文的方法进行验证。通过比较与传统的容错控制方法进行比较,说明了本文所提出的方法的优越性。从仿真结果中我们可以看到使用有限时间容错控制方法,追踪误差可以收敛到原点的一个更小的邻域内且闭环系统的所有信号都是有界的,从而说明了本章所提出的方法的有效性。第五章总结了本文的主要工作,并且展望了未来的研究工作。
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