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1、基于LMI的网络化控制系统鲁棒容错控制器的设计第34卷第2期2008年4月兰州理工大学JournalofLanzhouUniversityofTechnologyVo1.34No.2Apr.2008文章编号:1673—5196(2008)02-0074-06基于LMI的网络化控制系统鲁棒容错控制器的设计李炜,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:研究一类带有未知扰动的网络化控制系统的鲁棒容错控制问题.针对NCSs的时延和不同步对系统性能产生的影响,将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵的不确定性,将网络化控制系统的状态向量扩展为增广状态向量.基于
2、Lyapunov稳定性理论和LMI方法,系统采用状态反馈控制策略,推证出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,通过求解线性矩阵不等式组方便地得到容错控制器的设计方法.用仿真算例验证此种方法的可行性,有效性以及通用性.关键词:不确定扰动;鲁棒性容错控制;不确定时延;网络化控制系统;线性矩阵不等式中图分类号:TP273文献标识码:ADesignofrobustfault—tolerantcontrollerbasedonLMIf0rnetworkedcontrolsystemsUWei,LIYa-jie(CollegeofElectricalandIn
3、formationEngineering,LanzhouUniv.ofTeen,Lanzhou730050,China)Abstract:Aclassofproblemsofrobustfault—tolerantcontrolfornetworkedcontrolsystems(NCSs)withunknowndisturbancewasinvestigated.Theuncertaintyofnetwork—induceddelayswasconvertedtothatofcoefficientmatrixofsystemstateequation.Meantime,inorde
4、rtoeliminatetheeffectoftheasynchro-nismonthesystemperformance,thestatevectorofthenetworkedcontrolsystemwasenlargedtoanaug—mentedstatevector.BasedonLyapunovstabilitytheoryandlinearmatrixinequality(LMI)procedureandbyusingthestrategyofstatefeedbackcontrol,thesufficientconditionsofasymptoticalstabi
5、lityofclosed—loopnetworkedcontrolsy'stems,whichcouldbeguaranteedeveninthecaseoffailuresofthesensororac—tuator.Therobustfault—tolerantcontrollerwasfurtherdesignedbysolvingthesystemoflinearmatrixin—equalities.Anumericalexamplewasgiventodemonstrateeffectiveness,feasibility,anduniversalityoftheprop
6、osedapproach.Keywords:uncertaindisturbance;robustfault—tolerantcontrol;uncertaintime-delay;networkedcontrolsystems:linearmatrixinequality基于网络的控制系统,或称之为网络化控制系统(NCSs),是以网络作为系统内部各环节之间信息传输的通道,将位于本地或远程的传感,控制,执行及被控过程等分布式对象,连接成可以共享的网络资源,实现不同应用功能的控制系统r1].与传统的点对点的模式相比,网络化控制系统具有信息资源能够共享,连接线数大大减少,易于扩展,易于维
7、护,收稿日期:基金项目:作者简介:2007-09—29甘肃省自然科学基金(3ZS051一A25—032),甘肃省教育厅高等学校研究生导师科研项目(050301)李炜(1963一),女,陕西西安人,教授.高效可靠和灵活等优点引.然而,由于网络通信带宽,承载能力和服务能力限制,使数据的传输不可避免地存在时延,丢包,包传输及抖动等诸多问题,导致控制系统性能的降甚至不稳定.而基于理想假设的传统控制理论已经不再适应于网络化控制系统的分析,因此网络化控制系统的分析与综
