非线性网络化控制系统鲁棒容错控制.pdf

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1、《电气自动化)2oi0年第32卷第1期控制理论及其应用ControlTheoH&Applications非线性网络化控制系统鲁棒容错控制六RobustFault-tolerantControlforNonlinearNetworkedControlSystem兰州理工大学电气工程与信息工程学院(甘肃兰州730050)李炜蒋栋年(1~znzhouUniversityofTechnology，GansuLanzhou730050，China)LiWeiJiangDongnian摘要：针对具有马尔可夫特性时延的网络化控制系统，基于时延准T．s模型，考虑系

2、统参数不确定性的影响，采用状态反馈控制律，通过构造离散Lyapunov泛函，推证出了确保网络化控制系统在传感器发生失效故障时具有鲁棒完整性的充分条件，并以求解LMIs给出容错控制器的设计方法。最后通过仿真验证了文中所述方法的可行性和有效性。关键词：时滞网络控制系统T—s模糊模型鲁棒容错控制Abstract：AQuasiT-SfuzzymodelisemployedtorepresentthenetworkedcontrolsystemwithMarkovdelaysandparametersuncertainty．Basedon．state~edb

3、aekcontrolandLyapunov—Krasovakiifunctional，suficientconditionsforclosed—loopofnetworkedcontrolsystempossessingasymptoticallystabilityagainstsensorfailuresaregiven，andthecorrespondingdesignmethodofrobustfault—tolerantcontrollerispre-sentedviasolvingseverallinearmatrixinequaliti

4、es．Finally，simulationprovedtheeffectivenessofthedesign．Keywords：time—delaynetworkedcontrolsystem(NCS)takagi—sngeno(TS)fuzzymodelrobustfault—tolerantcontrol【中图分类号】TP302．8【文献标识码1A【文章编号】1000—3886(2010)01—0004—031引言【㈤v(f)=Cx(f)网络化控制系统(NetworkedControlSystem，NCS)是通过一个实式中：(t)R，u(t)R

5、分别为被控对象状态变量和控制向时网络构成的闭环控制系统。与传统意义上点到点连接的控制系统量，系数矩阵A，B，C具有适当的维数。根据文献[11】，假设传感相比，NCS具有连线少，成本低，资源共享，便于系统安装、维护、扩器和执行器均由时钟驱动，设h为采样周期，由离散化式(1)可以展和故障诊断等优点。然而，由于网络的引入也衍生出诸如数据得到kh时刻的网络控制系统的局部模型传输时延、丢包、异步采样、多包传输、时序错乱以及网络调度等新r(+1)=4x(k)+Bu(k—Jr)问题】。此外，NCS不仅规模更加庞大、结构复杂，而且不确定因素众L()：Cx(k)多，

6、一旦发生故障，损失将难以估量，因此使NCS具有容错能力已成其中：执行器的M时刻采样的数据包的网络时延为Jr(k∈N)个为现代网络化控制系统的本征性能所求J。近年来NCS的容错研究越来越受到广泛的关注I7J，但是目前的研究大多数限于线性系统，周期，且A=e，B=fe~'Bds，C=C。非线性系统的研究则一般采用T．S模糊模型，。T—S模糊模型“是假设maxT~=n(nN)，且数据包按照发送顺序到达控制器和将线性系统理论与模糊理论相结合来解决非线性系统问题的方法，执行器，那么+。只决定于r，而与J『。，r，⋯，Tk-i无关，即{，rl，通过IF．THE

7、N规则将复杂的系统用若干局部的线性模型来表示，再⋯⋯，}构成一个马尔可夫链。考虑到网络时延的随机性，设后以局部模型的综合来完成全局模型的构造。时刻网络时延概率分布为()=[()，()，⋯，(k)】，其中肛本文针对线性连续网络化控制系统，基于时延准T—S模型，考()=P(=i)。若r=[PJ(i，∈(I，2，⋯，n})为马尔可夫时延概虑系统参数不确定性的影响，在传感器发生失效故障时，通过构造率转移矩阵，初始值g(o)已知，则(k+1)=(k)则可根据时延概率分布相关的Lyapunov泛函，给出了系统具有鲁棒完整性和(0)来求得k时刻的模型概率分布(k

8、)。的充分条件，并通过求解LMIs得到了鲁棒容错控制器。将具有ri时的模型视为一个子系统，随机变量r的概率2系统描述分布作