离散事件触发非线性网络化控制系统鲁棒容错控制

首先建立了集网络时变时延、执行器饱和约束及故障、离散事件触发条件于一体的不确定非线性闭环故障网络化控制系统(NCS)模型。然后应用Lyapunov稳定性理论和时延分段技术,结合改进的Jensen积分不等式和互反凸组合引理,推证出了闭环故障NCS稳定的时滞且事件依赖不变集充分条件,并给出了鲁棒容错控制器与离散事件触发条件权矩阵的协同设计方法。最后,通过一个仿真算例验证了本文方法不仅能使基于离散事件触发通信机制(DETCS)的NCS对故障有效容错,而且可通过触发参数的适当选取来节省有限的网络资源。

输入饱和受限不确定NCS鲁棒Η_∞容错控制

研究输入饱和受限情况下,存在时变时延和丢包的不确定网络化控制系统的鲁棒H∞容错控制问题.采用状态反馈控制策略,利用Lyapunov稳定性理论以及线性矩阵不等式方法,通过引入辅助矩阵,并与反馈矩阵构成凸组合形式处理输入饱和项,得到确保系统无扰时鲁棒稳定的不变集条件及有扰时鲁棒H∞容错控制器的设计方法.结论推证中更紧界引理及改进型积分不等式的应用,减少了结论保守性和计算复杂度.通过一个仿真算例验证文中所述方法的可行性和有效性.

执行器饱和网络化控制系统鲁棒容错控制研究

针对实际网络化控制系统(NCS)中存在的执行器饱和约束,及冗余执行器分担故障执行器任务时更易进入饱和区域现象,研究了执行器饱和闭环故障不确定NCS的鲁棒H∞保性能容错控制问题。根据Lyapunov稳定性理论,通过引入辅助反馈矩阵,将执行器饱和项转换成线性函数的凸组合形式,并应用改进的Jensen积分不等式及更紧界引理,推证出执行器饱和闭环故障NCS具有鲁棒H∞保性能容错能力的少保守性时滞依赖充分条件,并给出了鲁棒H∞保性能容错控制器的设计方法及保性能指标、扰动抑制率指标的优化设计。仿真结果表明,所述方法可使同时受到执行器饱和约束、网络属性、模型参数摄动以及有限能量外部扰动影响的闭环故障NCS渐近稳定,且具有一定的抗扰动能力及保代价动态性能。

离散事件触发通信机制下NCS实验平台的构建

目前离散事件触发通信机制DETCS(Periodic time-triggered communication scheme)下NCS(Networked control system)理论研究结果的验证仍限于单机下的Matlab仿真,尚无真实网络环境的引入;而传统基于周期时间触发通信机制的NCS实验平台,又缺少受控制需求驱动事件触发条件的约束。针对此问题,开发了DETCS下的虚拟NCS实验平台。该平台以校园局域网为通信媒介,采用OPC通信协议,结合西门子S7-300PLC,首先实现了分离于2台PC机上的被控对象和控制器的通信;其次将离散事件触发条件引入被控对象输出端,借助Matlab OPC工具箱提供的OPC技术及软件组态方法实现了真实网络环境下基于DETCS的虚拟NCS平台的搭建。实验平台测试及结果分析表明,DETCS的引入兼顾了NCS的控制性能和网络资源的节约,所搭建的平台能够为DETCS下的NCS理论研究提供有效的工程可用性验证平台。

饱和约束下NNCS鲁棒容错少保守性判据与设计

对执行器饱和约束与故障情形下不确定非线性网络化控制系统(NNCS)的鲁棒H∞容错设计问题进行了研究。为了获得少保守性判据准则,构造了适当的时滞依赖Lyapunov-Krasovskii(L-K)泛函,采用了一种下界比常用Jensen积分不等式更紧的改进型Wirtinger积分不等式,推导出了使执行器饱和闭环故障NNCS具有鲁棒H∞容错性能的少保守性判据,并通过求解LMIs的方式给出了鲁棒容错控制器的设计方法。最后,通过仿真算例验证了所提方法的有效性,进而又求取了最大允许时延及最小扰动抑制率,并与已有类似结果进行比较,揭示了本方法所得结论的少保守性;另外,所提方法由于亦未引入除L-K泛函以外的决策变量,因此具有较低计算复杂度。

具有α-稳定的网络化控制系统容错设计

针对具有时变时延和丢包的网络化控制系统,研究了系统在闭环极点具有α-稳定条件约束下,执行器或传感器发生失效故障时的容错设计问题.文中将丢包当作一种特殊时延,综合考虑时延上、下界及时延变化率,通过构造适当的时滞依赖Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出网络化控制系统具有α-稳定容错能力的判别准则,并以求解LMIs的方式给出α-镇定容错控制器的设计方法.最后以仿真算例验证该方法的可行性和有效性.

具有快变时延的网络化控制系统完整性设计

针对一类具有时变时延和丢包的网络化控制系统,研究执行器或传感器失效时系统的完整性设计问题.将丢包当作一种特殊时延,考虑综合时延的快变性,通过构造适当的Lyapunov-Krasovskii泛函,给出使闭环系统对执行器或传感器失效故障具有完整性的时滞依赖充分条件,并以求解LMIs的方式给出控制器的设计方法.以一个仿真算例验证了该方法的可行性和有效性.

不确定NCS动态输出反馈鲁棒Η_∞保性能容错控制

针对存在时延和丢包的网络化控制系统,同时考虑到参数不确定性和有限能量外部扰动的影响,采用动态输出反馈控制策略,研究了执行器发生失效故障时系统的鲁棒H∞保性能容错控制问题。通过构造一种包含三重积分项的Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出了闭环系统对执行器失效故障具有鲁棒H∞保性能的时滞和时滞变化率相关的充分条件,并以求解LMIs的方式给出了控制器的设计方法。最后以一个仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性。由于推证中未进行模型转换,时延分段处理的同时充分运用了各种时延信息,因此在减少结论保守性的前提下使容错满意度得以提高。

具有时延和丢包的NCS H_∞保性能容错控制

针对存在时延和丢包的网络化控制系统,研究执行器或传感器失效时,系统受外部有限能量扰动影响的H∞保性能容错控制问题。将丢包当做一种特殊时延,考虑综合时延的区间快变特性,采用状态反馈控制策略,通过构造适当的Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出了闭环系统对执行器或传感器失效故障具有H∞保性能容错能力的时滞依赖充分条件,并以求解LMIs的方式给出了最优控制器的设计方法。最后以一个仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性。

不确定NCS的动态输出反馈鲁棒保性能容错控制

针对存在时延和丢包的参数不确定网络化控制系统,采用动态输出反馈控制策略,研究执行器失效故障时系统的鲁棒保性能容错控制问题.将丢包当作一种特殊时延,通过构造一种包含三重积分项的Lyapunov-Krasovskii泛函,采用时延分段处理方法,推证出使闭环故障系统具有鲁棒保性能容错能力的时滞依赖充分条件,并以求解线性矩阵不等式的方式给出最优控制器的设计方法.最后以一个仿真算例验证文中所述方法的可行性和有效性.

具有区间快变时延的NCS H_∞鲁棒容错控制

针对存在时延和丢包的网络化控制系统,同时考虑参数不确定性和有限能量外部扰动的影响,研究了执行器或传感器失效时系统的H∞鲁棒容错控制问题。将丢包当作一种特殊时延,考虑综合时延的区间快变特性,采用状态反馈控制策略,通过构造适当的Lya-punov-Krasovskii泛函,推证出了闭环系统对执行器或传感器失效故障具有H∞鲁棒容错性能的时滞依赖充分条件,并以求解LMIs的方式给出了控制器的优化设计方法。最后以一个仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性。

具有区间快变时延的NCS Η_∞完整性设计

针对存在时延和丢包且综合时延具有区间快变特性的网络化控制系统,研究执行器或传感器发生失效时,系统受有限能量外部扰动影响的H∞容错控制问题.将丢包当作一种特殊时延,考虑综合时延快变性和其变化率上界难以确定性,采用状态反馈控制策略,通过构造适当的Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出闭环系统对执行器或传感器失效故障具有较小保守性的H∞完整性时滞依赖充分条件,并以求解LMIs的方式给出控制器的设计方法.

执行器饱和不确定NCS非脆弱鲁棒容错控制

针对存在时变时延和丢包的不确定网络化控制系统(NCS),同时考虑执行器饱和、控制器参数摄动以及非线性扰动等约束,研究执行器发生结构性失效故障时系统的鲁棒容错多约束控制问题.基于时滞依赖Lyapunov方法和容错吸引域定义,采用状态反馈控制策略推证出了闭环故障不确定网络化控制系统稳定的少保守性不变集充分条件,并给出了非脆弱鲁棒容错控制器的设计方法以及最大容错吸引域的估计.仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.

区间快变时延NCS鲁棒Η_∞保性能容错控制

针对存在时延和丢包的网络化控制系统,同时考虑参数不确定性和有限能量外部扰动影响,研究了执行器失效时系统具有H∞保性能的鲁棒容错控制问题.将丢包当作一种特殊时延,考虑综合时延的区间快变特性,采用状态反馈控制策略,通过构造适当的李雅普诺夫泛函,推证出闭环系统对执行器失效故障具有较小保守性的鲁棒H∞保性能容错能力的时滞依赖充分条件,并以求解线性矩阵不等式的方式给出了最优控制器的设计方法.最后以一个仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.

基于新型ESF的一类非线性系统故障滤波方法

针对传统非线性系统故障诊断方法中存在的线性化误差、滤波发散等问题,对一类含有测量噪声及执行器时变故障的非线性系统研究一类新的故障诊断方法。通过将系统的非线性动态及故障扩张为一新的状态,构造一种可用于故障诊断的扩张状态滤波器,并在此基础上推证出增广系统渐进稳定的充分条件,给出具有鲁棒H∞性能的故障诊断滤波器设计方法,同时借助于原系统中已知的非线性动态,对滤波后的新扩张状态进行故障分离,实现对故障的滤波及诊断。用该方法对具有测量噪声的典型非线性系统Van der pol振荡器,在分别发生恒值和时变故障情形下进行仿真研究。结果表明,所提方法能较好地解决含噪非线性系统的滤波及故障诊断问题。

理工科学生人文素质教育现状调查及对策研究——以北京工业大学为例

随着高等教育专业化程度越来越高,理工科学生缺乏基本人文素养,丢失了想象力;偏重逻辑思维,忽视形象思维;知识面偏窄,进而影响了深层次的认知、研究和探索能力;审美能力低下,心理承受力低等问题也日益突出。因此,关注理工科学生的人文素质教育刻不容缓。全人教育理论研究者认为:教育不应该仅仅着眼于为国家培养专业人才,更要着眼于学生作为"人"的完整发展。