网络化控制系统随机容错控制

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1、第40卷第4期电子科技大学学报Vol.40No.42011年7月JournalofUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaJul.2011网络化控制系统随机容错控制12刘自鑫，钟守铭(1.贵州财经学院数学与统计学院贵阳550004;2.电子科技大学数学科学学院成都611731)【摘要】考虑控制器及执行器失效的随机性，通过引入具有独立Bernoulli分布随机序列开关矩阵，建立了网络化控制系统随机模型，并研究了该模型存在传感器随机失效、控制器随机失效以及二者同时存在随

2、机失效的随机容错控制问题。利用Lyapunov稳定性理论，结合线性矩阵不等式技术，得到了网络控制系统均方指数稳定性判据，并基于该判据设计了网络化控制系统随机容错控制器，该控制器包含了一般反馈控制以及容错控制的结果。仿真例子表明，该设计方法是有效的。关键词控制系统;网络;随机系统;时滞中图分类号TP13文献标识码Adoi:10.3969/j.issn.1001-0548.2011.04.001StochasticFault-TolerantControlofNetworkedControlSystems12LIUZi-xin,

3、andZHONGShou-ming(1.SchoolofMathematicsandStatistics,GuizhouCollegeofFinanceandEconomicsGuiyang550004;2.SchoolofMathematicalSciences,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaChengdu611731)AbstractConsideringtherandomfailuresofcontrollerandactuator,byintrodu

4、cingaswitchingmatrixdescripedbyindependentBernoullirandomsequence,astochasticnetworkedcontrolmodelisestablished.Andtheproblemofrandomfault-tolerantcontrolwiththeexistenceofsensorfailureandcontrollerfailureforthisconstructedmodelisinvestigated.Combinedwithlinearmatr

5、ixinequalitytechnologyandLyapunovstabilitytheory,exponentialstabilitycriteriainmeansquareareobtained.Basedontheobtainedcriteria,randomfault-tolerantcontrollersaredesigned.Thenumericalexampleofacontrollerwithfeedbackcontrolandfault-tolerantcontrolisgiven.Simulatione

6、xampleshowsthatthedesignmethodisvalid.Keywordscontrolsystem;network;stochasticsystem;timedelay相对于传统的点对点互连控制系统而言,网络于非随机情况。事实上，由于控制器、执行器以及[1][17]控制系统(networkedcontrolsystems，NCS)具有成某些元器件的失效故障现象本质上具有随机性，[2]本低、灵活性高、易于扩展与维护等优点，广泛每个元器件的平均失效概率可以通过统计得到，而[3]应用于制造系统、工业过程控制、航

7、空航天等领域。且元器件只存在失效与否两种可能，所以Bernoulli由于有限的通讯带宽和承载能力，网络诱导时延、分布是描述元器件随机失效的理想选择之一。丢包、数据错序等现象不可避免，继而严重影响网基于此，本文通过引入具有Bernoulli分布独立络系统的性能和稳定性。因此，时滞网络化控制系随机序列开关矩阵，研究一类网络化控制系统的随[4-7]统成为了当前一个研究热点。针对网络控制系统机容错控制问题。运用Lyapunov稳定性理论以及线[8][9][10-13]的稳定性分析、网络拥塞控制、鲁棒控制、性矩阵不等式技术，针对传感器

8、、执行器分别存在[14-15]H控制等方面的研究已取得了许多重要成果。随机失效故障，以及二者同时存在随机失效故障的由于系统中的元器件经常会发生失效故障，用传统情况，给出了均方指数稳定的充分条件，并基于该方法设计的控制器不仅不能保证闭环系统的性能，稳定条件，设计了相应的随机容错控制器。[1