[發(fā)明專利]一種針對帶有執(zhí)行器和傳感器故障的切換系統(tǒng)的異步容錯控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010025435.7
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111158343B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜董生;楊月;吳瑜;王業(yè)琴;趙環(huán)宇;唐中一
• 申請（專利權(quán)）人: 淮陰工學(xué)院
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 淮安市科文知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 32223
• 代理人: 謝觀素

1.一種針對帶有執(zhí)行器和傳感器故障的切換系統(tǒng)的異步容錯控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：通過變換將執(zhí)行器和傳感器故障作為連續(xù)時間切換系統(tǒng)狀態(tài)的一部分，構(gòu)造一個增廣系統(tǒng)；

所述增廣系統(tǒng)為：

其中，x(t)∈Rⁿ是狀態(tài)、是控制輸入、y(t)∈R^m是測量輸出，是擾動，A_i,B_i,C_i,D_i是具有適當(dāng)維數(shù)的矩陣，假設(shè)(A_i,B_i)是可控的，(A_i,C_i)是可觀的；執(zhí)行器故障的導(dǎo)數(shù)是范數(shù)有界的，即：分別表示執(zhí)行器故障和傳感器故障，即

步驟2：針對步驟1中增廣系統(tǒng)提出一種故障估計觀測器，同時假設(shè)所述故障估計觀測器的切換信號與所述連續(xù)時間切換系統(tǒng)存在不可避免的滯后，導(dǎo)致連續(xù)時間切換系統(tǒng)與故障估計觀測器之間的異步切換；

所述故障估計觀測器為：

其中，為觀測器增益，是的狀態(tài)估計，是觀測器的輸出，L_σ'(t)是觀測器增益，σ'(t)是切換信號，假設(shè)增廣系統(tǒng)(7)的被激活子系統(tǒng)與觀測器存在延遲，集合Ω＝[t₀,t₁)∪[t₁+Δ₁,t₂)∪…∪[t_k+Δ_k,t_k+1)∪…表示相互匹配的時間，集合Ω'＝[t₁,t₁+Δ₁)∪…∪[t_k,t_k+Δ_k)∪…表示不匹配的時間；t_k和t_k+Δ_k，k＝0,1,…，分別表示σ(t),σ'(t)的切換瞬時時刻；

步驟3：給出所述故障估計觀測器的誤差系統(tǒng)漸近穩(wěn)定并滿足H_∞性能指標(biāo)的充分條件，所述充分條件為：

對于給定的常數(shù)α＞0,β＞0,μ₁＞1,μ₂＞1,γ＞0，如果存在正定矩陣P_i＞0,P_ij＞0，以及矩陣Q_i,Q_ij，對于i≠j,i,j∈N，使得：

P_j≤μ₁P_ij,P_ij≤μ₂P_i (15)

其中，

若任意切換信號滿足條件(15)-(17)及平均駐留時間條件(18)，則誤差系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定的且滿足H_∞性能指標(biāo)γ；其中，T^-(t₀,t)和T⁺(t₀,t)表示在時間[t₀,t)內(nèi)匹配與不匹配的總周期；

步驟4：基于故障估計信息，設(shè)計了基于故障估計觀測器的狀態(tài)反饋控制器，以保證閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性；

所述基于故障估計觀測器的狀態(tài)反饋控制器為：

其中，K_i是狀態(tài)反饋控制器增益，假設(shè)B_i＝F_i；

給出狀態(tài)反饋控制器的誤差系統(tǒng)漸近穩(wěn)定并滿足H_∞性能指標(biāo)的充分條件：

對于給定的常數(shù)如果存在正定矩陣R_i＞0,R_ij＞0，以及矩陣W_i，使得：

其中：

對任意的切換信號若滿足如下的平均駐留時間條件(18)，則誤差系統(tǒng)是漸進(jìn)穩(wěn)定的且滿足H_∞性能指標(biāo)γ₁；其中，T^-(t₀,t)和T⁺(t₀,t)分別表示在時間[t₀,t)內(nèi)匹配與不匹配的總周期。