广义双线性系统状态观测器的设计与容错控制

论文摘要

广义双线性系统是最接近广义线性系统的一类广义非线性系统,并且广义双线性系统模型在现实生活中广泛存在,因此对于广义双线性系统的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。目前广义双线性系统理论的研究还处于初始和发展阶段,特别是带有时滞和参数不确定性的广义双线性系统的研究成果还很少。本文对于广义双线性系统的状态观测器的设计及其基于观测器的容错控制问题作了一些研究,本文主要内容概括如下：1.对于广义双线性系统设计了广义状态观测器,根据Lyapunov稳定性理论获得了观测器存在的充分条件,观测器增益矩阵L通过两种方法获得,一种方法是利用极点配置,另一种方法是通过改变控制输入变量的定义形式和基于LMI技术。2.对于时滞的广义双线性系统设计了广义状态观测器,利用Lyapunov-Krasovskii泛函和LMI方法获得了观测器存在的充分条件。对于随机干扰为标准维纳噪音的时滞广义双线性系统设计了广义状态观测器,利用Lyapunov-Krasovskii泛函、Ito公式和LMI方法,给出了观测误差系统均方稳定的判据。3.对于带有时滞和参数不确定性的广义双线性系统的H∞状态估计问题进行了讨论,分别设计了时滞相关的和时滞无关的广义状态观测器,所得结论均涉及到了两个广义代数Riccati不等式。4.对于时滞广义双线性系统基于状态观测器的容错控制问题进行了研究,针对系统存在传感器故障情形,利用广义代数Riccati不等式给出了基于观测器的鲁棒容错控制器的设计方法；针对系统存在执行器的故障情形,根据H∞控制理论和广义代数Riccati不等式,所设计的基于观测器的完整性控制器使正常闭环系统和具有传感器失效的闭环系统都是容许的,并且保持一定的H∞性能指标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 广义系统理论
• 1.1.1 广义系统理论的研究背景
• 1.1.2 广义系统的数学模型
• 1.1.3 广义系统的特征和研究方法
• 1.2 广义双线性系统理论
• 1.2.1 双线性系统理论的研究背景
• 1.2.2 广义双线性系统理论的研究状况
• 1.2.3 广义双线性系统的数学模型
• 1.3 状态观测器理论
• 1.3.1 状态观测器的基本概念
• 1.3.2 广义系统状态观测器理论
• 1.3.3 广义双线性系统状态观测器的研究状况
• 1.4 时滞系统控制理论
• 1.4.1 时滞系统的研究情况
• ∞控制理论'>1.4.2 不确定时滞系统的鲁棒控制和H_∞控制理论
• 1.4.3 广义时滞系统的研究进展
• 1.5 容错控制理论
• 1.6 本文的结构安排和主要工作
• 第2章 广义双线性系统状态观测器的设计
• 2.1 预备知识
• 2.2 问题描述
• 2.3 主要结果
• 2.3.1 极点配置方法
• 2.3.2 极点配置方法的设计步骤
• 2.3.3 LMI方法
• 2.4 数值算例
• 2.4.1 极点配置算法举例
• 2.4.2 LMI方法举例
• 2.5 小结
• 第3章 时滞广义双线性系统状态观测器的设计
• 3.1 时滞广义双线性系统状态观测器的设计
• 3.1.1 问题描述和预备知识
• 3.1.2 主要结果
• 3.2 随机时滞广义双线性系统状态观测器的设计
• 3.2.1 问题描述和预备知识
• 3.2.2 主要结果
• 3.3 数值算例
• 3.4 小结
• ∞状态估计'>第4章 时滞不确定广义双线性系统鲁棒H_∞状态估计
• ∞状态估计'>4.1 时滞相关的H_∞状态估计
• 4.1.1 问题描述和预备知识
• 4.1.2 主要结果
• ∞状态估计'>4.2 时滞无关的H_∞状态估计
• 4.2.1 问题描述
• 4.2.2 主要结果
• 4.3 数值算例
• 4.4 小结
• 第5章 时滞广义双线性系统基于状态观测器的容错控制
• 5.1 执行器故障情形容错控制
• 5.1.1 问题描述
• 5.1.2 主要结果
• ∞容错控制'>5.2 传感器故障情形H_∞容错控制
• 5.2.1 问题描述
• 5.2.2 主要结果
• 5.3 数值算例
• 5.4 小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢