1.异步系统的自适应容错控制方法,其特征方法在于该方法包括以下步骤:步骤(1)用隐马尔可夫模型来描述系统模态与控制器模态之间的异步现象,选取线性时不变的连续系统作为被控对象的模型,具体模型如下:n A m
其中,x(t)∈R为系统状态矩阵,u (t)∈R为从执行器到被控对象的控制输入矩阵,ω(t)∈Rq为外界干扰输入,A(r(t))、B(r(t))和W(r(t))是合适维度的系统参数矩阵,r(t)为在有限集合S={1,2,3,…,s}上关于时间连续取值的马尔可夫过程;
系统模态的跳变概率矩阵Π={πij}定义为:其中, 其中i≠j时πij≥0, πij为系统跳变的变化率,N为子系统的总个数;
控制器跳变概率矩阵Ω={μiφ}定义为:
Pr{σ(t)=φ|r(t)=i}=uiφ (3)其中 uiφ为控制器跳变的概率,M为控制器的总个数;
步骤(2)考虑执行器只发生部分失效故障,形式如下:uA(t)=ρu(t) (4)其中ρ=diag(ρ1,ρ2,…,ρh)为执行器的失效率,且执行器的部分失效满足当ρh=1的时候说明第h个执行器运行正常;当ρh=0的时候说明第h个执行器已经完全失效;当0<ρh<1则第h个执行器处于部分失效状态;
新的系统状态方程重写成如下形式:
x(t)=Aix(t)+Biρu(t)+Wiw(t) (5)步骤(3)设计自适应律来估计未知的部分失效率ρ和未知的扰动的上下界 w;具体的设计如下形式:其中 和 是扰动上下界的估计值, 是部分失效率的估计值;
σ=[max{xTPicol1(Bi)},max{xTPicol2(Bi)},…,max{xTPicolm(Bi)}],ζk=[max{Fi}1k,max{Fi}2k,…,max{Fi}mk]T,T
其中col2(Bi)表示矩阵Bi的列向量,σ为矩阵xPiBi每列取最值之后的最值元素矩阵,ζk为根据矩阵Fi取最值之后的最值向量;S为一个带有扰动估计值的矩阵,主要为之后的变换进行一个化简;
其中ρ=diagh[ρh], w=[w1,w2,…,wq]T,由于ρh, w是未知常数,误差系统可以写成以下形式:步骤(4)设计一种自适应鲁棒状态反馈容错控制器保证闭环系统是渐进稳定的;控制器设计成如下形式:其中K1φ,K2φ,K3φ分别是控制器增益, 分别是失效率的估计值以及扰动上下界的估计值;τw=diag{τw1,τw2,…,τw3},通过公式(5)和(9)将系统方程写成如下:
步骤(5)针对公式(10)所描述的容错控制系统,将所提出的自适应反馈控制器的控制器增益K2φ,K3φ设计成:对于任意的ρ通过线性矩阵不等式的方法设计K1φ,Pi:其中Xi>0,Xi是任意正定矩阵,得出