[00876592]鲁棒容错控制系统设计

该项目针对控制系统的鲁棒控制问题及容错控制问题，提出了一系列系统的研究成果。1、在鲁棒容错控制系统设计方面，针对执行器/传感器故障，首次系统地给出了容错控制器设计方法。(1)首先针对执行器与传感器故障，给出更一般的故障模型来更准确地刻画执行器与传感器的故障以及相应的容错控制器设计方法。(2)提出了基于HJI不等式的非线性容错控制器设计方法。(3)提出使用多个冗余控制器的容错控制系统设计方法，以提高控制系统的可靠性。(4)结合鲁棒控制中的线性矩阵不等式方法及间接自适应方法，提出了自适应鲁棒容错控制方法。基于自适应律对故障参数的估计，构造变增益容错控制器。这类变增益控制器能更有效地自动补偿故障对系统的影响。同时设计条件也减少了传统固定增益容错控制器设计条件的保守性。2、对于执行器失效的特殊情况，提出一种新的自适应容错跟踪控制器设计方法，可以使系统在正常情况时性能最优。首次针对非脆弱控制，系统地提出了非脆弱控制器/滤波器设计方法，使得不敏感控制器的实现参数可由相应的Riccati不等式或凸优化问题的解来确定。3、对于带有奇异摄动参数的控制系统设计问题，提出了同时设计鲁棒控制器/滤波器与奇异摄动参数界的综合技术。克服了现有设计技术所得到的控制器/滤波器在一些情形仅能保证非常小的摄动界，而无法保证带有实际奇异摄动参数系统稳定性和性能的缺点。4、对于仿射参数依赖的线性系统，首次在理论上系统地比较了现有鲁棒稳定性原则之间的关系。同时提出了一组能更有效的逐步减少保守性的鲁棒稳定性检验条件及一套鲁棒静态输出反馈控制器设计方法。(1)对于仿射参数依赖的线性系统的鲁棒稳定性分析，首次在理论上给出了现有鲁棒稳定性原则之间的关系。并且证明了由二次分离器导出的稳定性原则是保守性最小的。(2)对于仿射参数依赖的线性系统，基于参数依赖Lyapunov函数给出了一组能逐步减小保守性的鲁棒稳定性检验条件。(3)对于带有参数不确定性的线性系统，利用系统输出矩阵核空间的性质，给出保守性小的鲁棒静态输出反馈控制器的设计条件。针对上述课题的研究无论对鲁棒控制理论本身的发展，还是对工程控制系统的应用都具有相当重要的意义。