切換奇異時滯系統的切換律設計與魯棒可靠控制研究

《切換奇異時滯系統的切換律設計與魯棒可靠控制研究》是依託東南大學，由林金星擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：切換奇異時滯系統的切換律設計與魯棒可靠控制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：林金星
• 依託單位：東南大學

中文摘要

本項目以不確定切換奇異時滯系統為研究對象，對其在執行機構故障（包括執行器輸出信號偏離正常值以及部分失效）情形下的魯棒可靠控制理論進行研究。具體研究內容包括：從狀態演化及時間演化兩個角度，系統分析切換與時滯對切換奇異時滯系統性能的影響，設計穩定且具有 H_infinity 性能的切換律；分別基於狀態依賴及時間依賴的切換律，研究不確定切換奇異時滯系統在執行機構故障下的魯棒可靠控制及魯棒可靠跟蹤控制綜合，分析閉環系統正則性、無脈衝（因果）性、穩定性、收斂速度、魯棒性、跟蹤性能及 H_infinity 性能等特徵。本項目旨在為一大類實際複雜工業過程穩定及可靠控制問題的合理解決奠定理論和技術基礎。

結題摘要

本項目以切換奇異時滯系統為研究對象，基於Lyapunov理論，利用多Lyapunov函式法、平均駐留時間法、凸組合技術、奇異系統“快–慢”分解等，研究了系統容許（正則、無脈衝（連續情形）/因果（離散情形）、穩定）並具有H∞性能的切換律設計、魯棒可靠控制、跟蹤控制、故障檢測等問題。項目達到了預期目標，初步建立了切換奇異時滯系統可容許切換律設計和可靠控制的理論框架。主要研究成果如下： （1）切換律設計 ① 時間約束切換：針對切換奇異時滯系統（包括連續及離散兩種情形），利用分段Lyapunov-Krasovskii泛函和平均駐留時間法，結合系統“快–慢”分解，給出了系統指數容許並具有H∞性能的時間依賴切換律設計策略。 ② 狀態約束切換：針對連續切換奇異時滯系統，利用共同Lyapunov函式法和凸組合技術，構造了系統容許並具有H∞性能的狀態依賴切換律。 ③ 異步切換：針對系統模態和模態依賴控制器切換不一致的離散切換奇異時滯系統，利用多Lyapunov函式法和拓展的平均駐留時間法，設計了系統指數容許的切換律。 （2）執行器故障的可靠控制 考慮執行器機率型隨機故障，利用平均駐留時間法和隨機系統理論，研究了離散切換奇異時滯系統魯棒可靠耗散控制問題。設計了系統均方指數容許且嚴耗散的時間依賴切換律，給出了可靠控制器的設計方法。 （3）執行器故障的可靠跟蹤控制 考慮執行器增益動態變化型故障，研究了連續切換奇異時滯系統可靠跟蹤控制問題。利用H∞模型參考跟蹤理論、凸組合技術等，構造了系統容許並具有H∞性能的狀態依賴切換律，設計了可靠控制器。 （4）可靠濾波與故障檢測 考慮測量故障，利用切換Lyapunov函式法，研究了離散切換奇異時滯系統任意切換下的可靠H∞濾波問題，給出了問題可解的條件和濾波器設計方法。以此為基礎，進一步討論了系統平均駐留時間切換下的故障檢測問題。選擇濾波器作為殘差產生器，利用H∞理論將故障檢測問題轉化為H∞濾波問題，設計了一類時間依賴切換律，給出了濾波器的設計方法。