第 23 卷 第 1 期
Vol. 23 No. 1
控 制 与 决 策
Control and Decision
2008 年 1 月
Jan. 2008
收稿日期 : 2006210208 ; 修回日期 : 2007204216.
基金项目 : 国家自然科学基金项目
(
60574082
)
.
作者简介 : 王树彬
(
1969 —
)
,男 ,黑龙江海伦人 ,副教授 ,博士生 ,从事故障检测与诊断、容错控制等研究 ; 王执铨
(
1939 —
)
,男 ,武汉人 ,教授 ,博士生导师 ,从事复杂大系统的建模 、动态大系统的容错控制等研究.
文章编号 : 100120920
(
2008
)
0120103204
多指标约束条件下广义系统的容错控制
王树彬
1 ,2
, 王执铨
1
, 吉小鹏
1
(
1. 南京理工大学 自动化系 , 南京 210094 ; 2. 中国石油大学
(
华东
)
信息与控制工程学院 , 山东 东营 257062
)
摘 要 : 从更接近于工程应用的角度出发 ,提出一种多指标约束条件下的广义系统容错控制方案. 当系统在某些传
感器或执行器故障的条件下 ,设计一鲁棒容错控制器 ,利用线性矩阵不等式方法分析了与区域极点指标相容的 H
∞
指标和方差上界指标的取值范围 ,建立了容错控制中 3 类指标的相容性理论 ,并在相容指标约束下给出了有效的控
制器设计方法. 仿真算例说明了该方法的有效性.
关键词 : 多指标约束 ; 容错控制 ; 相容性 ; 广义系统 ; 线性矩阵不等式
中图分类号 : TP13 文献标识码 : A
Fault tolerant control for singular systems with multi2indices
constraints
W A N G S hu2bin
1 ,2
, W A N G Zhi2quan
1
, J I Xiao2peng
1
(
1. Department of Automation , Nanjing University of Science and Technology , Nanjing 210094 , China ; 2. College of
Information and Control Engineering , University Petroleum of China , Dongying 257062 , China. Correspondent :
WAN G Shu2bin , E2mail : shubinw @126. com
)
Abstract : A scheme of fault tolerant control for a kind of singular system with multi2indices constraints is presented
for engineering application. Under the condition of the sensor and actuators failures , a robust fault tolerant controller
is designed. Based on linear matrix inequality approach , the consistency theory on circular pole index , steady variance
index and H
∞
constraints is set up. The ranges of consistent indices are analyzed in detail. Furthermore , the effective
controller design method for systems with constrains of consistent indices is provided. A simulation example shows
the effectiveness and necessity of the designed method.
Key words : Multi2indices constraints ; Fault tolerant control ; Consistency ; Singular systems ; Linear matrix inequality
1
引 言
近年来 ,连续系统的多指标约束下的容错控制
已取得了一定成果. 文献[1 ]首次提出了多约束条件
下的容错控制系统设计概念 ,但对具体的理论和技
术没有深入研究. 文献[2 ]利用 LMI 方法 ,研究了一
类线性不确定随机系统的鲁棒 H
∞
容错控制器设计
方法 ,分析了 H
∞
性能指标的取值范围 ,但其采用的
故障模型简单且没有考虑极点指标和方差指标约
束. 文献[3]研究了区域极点指标与方差指标约束下
的控制系统设计方法 ,但没有考虑容错性. 文献[4 ]
研究了一类线性不确定系统在同时具有区域极点指
标、H
∞
指标和方差指标约束下的容错控制器的设
计问题. 采用连续型执行器故障模型 ,利用线性矩阵
不等式方法 ,分析了相容指标的取值范围和多约束
指标下的容错控制器存在的充分条件 ;并给出了控
制器的构造性设计方法. 文献[5 ,6 ]分别研究了不确
定广义系统的区域极点配置问题以及 H
∞
鲁棒控制
问题.
上述文献仅考虑了广义系统的动态性能指标和
鲁棒性 ,而没有考虑到两者的结合. 本文在考虑了广
义系统更适合工程应用的背景下 ,以 LMI 为工具 ,
综合考虑了广义系统的区域极点指标、H
∞
指标和
方差上界指标. 在某些传感器或执行器故障的条件
下 ,给出了相容指标约束下有效的控制器设计方法.
本方法综合考虑了广义系统的动态和稳态性能.
2 问题描述
考虑如下不确定广义系统 :
Egx
(
t
)
=
(
A +
Δ
A
)
x
(
t
)
+