分布参数系统的自适应容错控制

admin · 发表于 2023-9-27 13:23:42

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雅宝题库解析：
控制系统的可靠性是系统投入运行的关键，随着现代化技术的发展，工业系统的规模与复杂度也愈来愈大，这类系统一旦发生事故就可能造成人员和财产的巨大损失。因此，以主动容错控制为代表的可靠性和安全性研究越来越受到人们的重视。在实际系统中，成本较高的执行器是最容易发生故障的元器件。另外，在当前的化工、导弹、航天、航空等工程系统中广泛应用着分布参数系统，其状态变量与空间位置有关，模型方程通常由偏微分方程描述。由于分布参数系统的无穷维特性，使得现有的应用于集中参数系统的容错控制方法受到极大限制。本文基于自适应控制理论，结合耗散理论及小增益定理，研究了非线性分布参数系统在执行器故障情况下的容错控制器设计，主要有以下成果：首先，研究了非线性分布参数系统的稳定性题目。利用模态分解对原系统进行了集中化处理，在此基础上得到有限维慢子系统与无限维快子系统相耦合的等价系统，并给出非线性部分的上界。基于慢子系统设计容错控制器，对卡死、时变可参数化及时变不可参数化三种故障形式分别讨论，设计相应自适应律，通过在线调整对未知参数进行估计，保证闭环系统在未知非线性动态、快子系统及执行器故障影响下都能稳定运行。其次，研究了非线性分布参数系统的性能及保成本性能题目。在保证系统稳定的基础上，对系统发生执行器故障并受到外部干扰的情况以及保成本题目进行了讨论，通过添加合理的约束条件，对矩阵不等式进行增广，求出相应的自适应控制律，以达到所期望的性能指标。最后，将上述非线性分布参数系统的自适应容错控制设计方法应用到一类常见的流体流动控制系统：Kuramoto-Sivashinsky方程(KSE)系统模型中进行数字仿真，对其稳定性及性能、保成本性能分别进行控制器设计，所得仿真图像验证了本文所设计方法的有效性和可行性。

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