执行器饱和下容错控制与抗干扰控制的同步设计

作     者：焦煜 

作者单位：临沂大学 

学位级别：硕士

导师姓名：庞国臣;张建

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：故障检测 容错控制 执行器饱和 扰动抑制 

摘      要：工业生产过程中的故障通常会导致系统的不稳定,其后果可能会对技术部件、人员或环境造成损害。此外,饱和作为非线性特性的一种,在实际的系统中无处不在,饱和问题给有效的控制系统带来了很大难度。因此研究执行器饱和系统的稳定性具有重要意义。本文主要对执行器饱和下同步容错控制和抗干扰控制进行研究:1.研究了具有多项式故障系统的容错控制与抗干扰同步进行的问题。将未知的外部扰动考虑为外源系统引起,故障可以表示为时间的多项式函数。将故障观测器和扰动观测器相结合,设计了一种控制器,既能诊断故障又能提高抗干扰性能。最后通过仿真实例验证了结果的有效性。2.研究了一类线性时不变系统的同步故障检测与干扰抑制控制问题。在故障检测框架中,残差生成器要求对系统中存在的扰动具有鲁棒性。与现有的大多数故障与控制同步方法不同,故障与控制同步方法通过基于扰动观测器的控制来抑制扰动对残差生成器的影响。这不仅有效地提高了故障检测的准确性,而且解决了现有同步故障与控制方法大多要求扰动必须有界的问题。最后,通过数值算例验证了方法的有效性。3.研究了离散时间系统的故障检测与抗饱和控制问题。执行器在许多工业控制系统中是饱和的。在故障检测过程中,设计的残差生成器不仅完成了故障检测任务,而且克服了执行器饱和对系统性能的影响。另外,在此过程中需要抑制系统不确定参数和外部扰动信号对残差生成器的影响,有效提高故障检测的准确性。最后通过单输入飞机模型的仿真证明同步故障检测与抗饱和控制的有效性。