基于鲁棒自适应方法的一类广义系统容错控制问题的研究

Fault-tolerant control for descriptor systems is one popular research topic in the control field. In fact,there exists a great deal of input saturation phenomenon. There has no effective methods to solve the fault-tolerant controller design for descriptor systems with input saturation at present and relevant research is very little. This project will investigate the methods of the fault-tolerant control theory problem and its applications that are suitable for descriptor systems with input saturation. It includes the following contents: (1)Research on the suitable methods to analyze the properties and performance of descriptor systems with input saturation. (2)Study on the methods of controller design and new solutions when actuators of descriptor systems with input saturation are normal and fault.(3)Research on the application of practical systems.The project proposes a method to transform the fault-tolerant control problem for descriptor systems with input saturation into a fault-tolerant control problem for convex polytopic uncertain descriptor systems. We also put forward a design method of robust adaptive fault-tolerant controller for descriptor systems with input saturation. The research on this project can guarantee to optimize the performance indexes in normal state as well as in the case of controller failure.The proposed approaches can provide an effective method of theory solution on the fault-tolerant control for descriptor systems with input saturation. We take the system for practical electronic network as application background and study the problem of the robust adaptive fault-tolerant controller design. The research has important theoretical significance and practical application value.

广义系统容错控制是目前控制界研究的热门领域之一。输入饱和现象在实际中大量存在，目前对输入饱和广义系统容错控制器的设计没有好的解决方法，相关的研究也很少。本项目开展适用于输入饱和的广义系统容错控制理论及应用的方法研究，包括以下方面：（1）适用于输入饱和广义系统性质和性能分析方法研究；（2）输入饱和广义系统执行器正常和故障时控制器的设计及求解方法研究；（3）实际系统的应用研究。项目提出了将输入饱和广义系统的容错控制问题转化为凸多面体不确定广义系统的容错控制问题的方法，提出了输入饱和广义系统鲁棒自适应容错控制器的设计方法。本项目的研究不仅能保证输入饱和广义系统正常运行时性能最优，还可以优化故障系统的性能，为输入饱和广义系统容错控制提供了一个有效的理论解决方法。并以实际的电子网络系统为应用背景，给出其输入饱和的鲁棒自适应容错控制器的设计。该研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

系统故障诊断与容错控制是目前控制界研究的热点问题之一。输入饱和现象在实际中大量存在，目前对输入饱和系统的故障诊断与容错控制器的设计还没有好的解决方法，相关的研究也很少。本项目输入饱和系统故障诊断与容错控制理论及应用的方法研究，包括如下方面：（1）输入饱和广义系统性质分析方法的研究；输入饱和广义系统执行器出现故障时控制器的设计和求解方法的研究；研究将容错控制器的设计问题转化为凸多面体的输入饱和广义系统容错控制问题的方法, 提出了输入饱和广义系统鲁棒容错控制器的设计方法。（2）基于全调节径向基神经网络和动态面backstepping的鲁棒自适应方法，研究了变结构系统的跟踪控制问题。（3）广义系统故障诊断与容错控制的应用研究。. 通过研究，本项目给出了r个带时变的非线性扰动的输入饱和广义系统同时镇定的充分条件，输入饱和控制器使得闭环系统族正则、稳定和没有脉冲，同时镇定控制器通过线性矩阵不等式给出；得到了三种双面的M-Bayesian可信限之间的关系和双面经典的可靠极限；对于应用，研究了无人机的故障检测，设计改进的BP神经网络为故障检测系统。该算法克服BP神经网络学习收敛速度慢、易陷入局部最优等缺陷，提高了系统性能，故障识别率显著提高。. 本项目的研究为输入饱和广义系统容错控制提供了一个有效的理论解决方法，该研究具有重要的理论意义和实际应用价值。