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几类含有未知故障非线性系统的模糊自适应容错控制研究

几类含有未知故障非线性系统的模糊自适应容错控制研究

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作者：董国伟辽宁工业大学

学位级别：硕士

随着现代化工业生产的不断发展,工程系统也越来越复杂,人们对于系统运行的安全性、可靠性也越来越关注,容错控制方法也随之发展起来。容错控制方法可以通过相关的故障补偿算法,使得发生故障的系统继续稳定运行,不受影响。由于许多工程... 详细信息

随着现代化工业生产的不断发展,工程系统也越来越复杂,人们对于系统运行的安全性、可靠性也越来越关注,容错控制方法也随之发展起来。容错控制方法可以通过相关的故障补偿算法,使得发生故障的系统继续稳定运行,不受影响。由于许多工程系统是非线性的,因此对非线性故障系统的研究有着重要意义。本文就几类未知非线性故障系统进行研究,以自适应反步递推设计技术为框架,结合相关控制理论,提出了几种模糊容错控制方法,并分别证明了所提方法的稳定性。本文的主要工作为:（1）对于一类单输入单输出非线性故障系统状态反馈容错控制问题,在自适应反步递推设计技术框架下,结合模糊逻辑系统万能逼近特性、李雅普诺夫函数稳定性理论,提出了一种稳定的自适应模糊容错控制设计方法,并证明了闭环系统的稳定性。通过数值仿真算例进一步的验证了所提方法的有效性。（2）对于一类单输入单输出非线性故障系统输出反馈容错控制问题,且被控系统含有未知控制方向和未知时变时滞项。设计模糊状态观测器估计被控系统中的未知状态,在自适应反步递推设计技术的框架下,结合Nussbaum增益函数理论、模糊逻辑系统万能逼近特性,设计了一种稳定的模糊自适应容错控制方案,并结合MATLAB仿真算例进一步验证了该方案的合理性。（3）对于一类含有随机扰动的多输入多输出非线性故障系统的容错控制问题,在系统状态不可测的情况下对被控系统进行研究。以自适应反步递推设计技术为框架,通过设计模糊状态观测器逼近系统中不可测的状态,结合随机稳定性理论、Nussbaum函数、李雅普诺夫函数稳定性理论提出了一种模糊容错控制方法,并证明了闭环系统的的稳定性。利用数值仿真算例验证了该方法的有效性。（4）对于一类含有误差约束的非线性互联故障大系统的容错控制问题,利用设计模糊状态观测器处理系统中状态不可测的问题,以自适应反步递推设计技术为框架,结合模糊逻辑系统万能逼近特性和障碍李雅普诺夫函数稳定性理论,提出一种模糊自适应容错控制设计方法,并证明了所提方案的稳定性。最后,通过数值仿真进一步验证了该方法的有效性。

关键词：容错控制非线性故障系统模糊状态观测器模糊逻辑系统李雅普诺夫函数稳定性理论

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