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1、2009年9月第16卷第5期控制工程ControlEngineeringofChinaSep.2009Vol.16,No.5文章编号:167127848(2009)0520517203基于NCS时延模型的鲁棒容错控制器李炜,张建全,李亚洁(兰州理工大学电气工程与信息工程学院,甘肃兰州730050)摘要:研究了一类具有未知扰动和参数不确定性的网络化控制系统的鲁棒容错控制问题。针对NCS的时延和不同步对系统产生的影响,基于将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵不确定性的NCS模型,同时考虑系统参数不确定性和未知扰动对系统的影响,应用Lyapu
2、nov稳定性理论和LMI方法,采用状态反馈控制策略,推证出了保证闭环网络化控制系统在执行器或传感器发生失效故障时仍渐近稳定的充分条件,并通过求解线性矩阵不等式组方便地得到了容错控制器的设计方法,最后用仿真算例验证了此方法的可行性和有效性。关键词:不确定扰动;参数不确定性;网络化控制系统;鲁棒容错控制;线性矩阵不等式中图分类号:TP273文献标识码:ADesignofRobustFault2tolerantControllerBasedonDelayModelforNetworkedControlSystemsLIWei,ZHANGJian2qua
3、n,LIYa2jie(CollegeofElectricalandInformationEngineering,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China)Abstract:Theproblemofrobustfault2tolerantcontrolfornetworkedcontrolsystems(NCS)withuncertaindisturbanceanduncertainparameterisdiscussed.Theuncertaintyofnetwork2induceddel
4、aysisconvertedtotheuncertaintyoftheparametermatrix.Andinordertoeliminatetheeffectoftheasynchronism,thestatesaretransformedtotheaugmentedstates.BasedonLyapunovstabilitytheoryandlinermatrixinequality(LMI),thesufficientconditionsforclosed2loopnetworkedcontrolsystemwithuncertaind
5、isturbancepossessingrobustintegrityagainstsensororactuatorfailuresaregivenbyadoptingstatefeedbackcontrollaw.Therobustfaultfault2tolerantcon2trollerisdesignedviasolvingseverallinermatrixinequalities.Thenumericalexampleshowstheeffectivenessandfeasibilityofthepro2posedmethod.Key
6、words:uncertaindisturbance;uncertaintyofparameter;networkedcontrolsystems;robustfault2tolerantcontrol;LMI1引言网络化控制系统(NetworkedControlSystem,简称NCS)是指控制回路通过实时网络闭环连接而成的反馈控制系统。与传统控制系统相比具有成本低,安装维护简便,系统可靠性和灵活性高,便于故障诊断等优点[122],目前已被广泛应用于航空航天、大型交通、生产加工等复杂控制系统中。然而,由于受网络带宽的限制,控制回路中网络的引入也
7、带来一些诸如网络时延、丢包、拥塞等问题[3],加之工程实际中无法避免的各种不确定因素以及传感器和执行器等部件的故障的影响,使系统常常会失去所期望的动态特性乃至失稳。因而近年来网络化控制系统的鲁棒容错控制问题开始引起了学术界的关注并取得了部分研究成果[429]。文献[4]针对被控对象为多输入多输出的网络控制系统,基于Lyapunov方法,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件以及控制器和观测器的协同设计方法。文献[527]分别基于或构造不同的网络化控制系统时延模型,研究了参数不确定以及执行器、传感器失效问题,借助Lyapunov稳定性理论和容错控制思想
8、,提出了相应的保证系统鲁棒稳定的设计算法。文献[829]分别研究了网络化控制系统在不含扰动和含扰动的情况下的鲁棒容错控制问题,推证出了网
