線性系統相容指標約束下的容錯控制新方法
羅躍生,龔新平,溫秀平
哈爾濱工程大學理學院,黑龍江哈爾濱
哈爾濱工程大學自動化學院,黑龍江哈爾濱
摘 要:針對一類具有范數有界不確定性不滿足匹配條件的線性連續系統,對易于失效的執行器進行容錯控制設計,重新研究了圓域極點指標、H∞指標和H2指標約束下的滿意容錯控制器的設計問題。基于線性系統的極點配置理論和H2/H∞ 控制理論,利用線性矩陣不等式(LMI)方法,在假設失效執行器的輸出為任意能量有界信號的情況下,分析了這3類指標在相容情況下的取值范圍,并在相容指標約束下得到了新的滿意容錯控制器的設計方法,給出了滿意容錯控制器的具體設計步驟。所設計的滿意容錯控制器使閉環系統的極點在一個給定的圓域內,并且保持著系統給定的H2/H∞性能要求。
關 鍵 詞:線性不確定系統;線性矩陣不等式;執行器失效;多目標約束;容錯控制
1 引 言
目前很多的容錯控制文章[17]對元件故障多采用“兩狀態離散故障模型” 進行描述;或者是考慮執行器或傳感器的連續故障模型。文獻[12]采用離散故障模型分別得到了滿足系統給定的多性能要求的容錯控制器,文獻[37] 則都采用連續故障模型針對不同的系統給出了較好的滿意容錯控制器設計方法。但在實際系統中,并不是所有的執行器都易發生故障,在完整性控制設計中如果去考慮不會發生故障的執行器,便會降低系統性能[8]。文獻[8]采用將執行器分組的辦法,得到了一種新的容錯控制器設計方法,但是該方法只是針對系統已經出錯的情況來設計控制器的,適用于主動容錯控制設計。本文采用文獻[8] 的辦法,利用文獻[67]的設計方法,針對易于失效的執行器進行容錯控制器設計,對一類具有范數有界不確定性不滿足匹配條件的線性連續系統,重新來研究文獻[3] 提出的圓域極點指標、H∞指標和H2指標約束下的滿意容錯控制器的設計問題,文中同時考慮了系統出錯和正常情況下的控制器設計,實現了系統的“容錯”控制,得到了多目標約束下的滿意容錯性能新的相容性判別條件,并給出了滿意容錯控制器存在的一個新的充分條件、設計方法及步驟。
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