基于事件触发的自适应预设性能容错控制

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yayayda
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信息物理系统在工业应用中起着至关重要的作用,它在近几年中已经成为学术研究关注的重点之一。它具有很多独特的优势,比如分布式控制、高可靠性、低消耗、高灵活性等。然而,信息物理系统中的网络也不可避免的带来了其本身固有的系统约束,其中包括有限的通信资源、有限的计算资源和能源,超过这些约束会导致系统性能下降,甚至不稳定,这为控制器的设计带来了挑战。针对于网络本身引入的通信计算约束,研究者们通过引入事件触发机制,并与其他控制策略融合,取得了一些令人满意的结果,可以在保证系统稳定性的前提下,有效地提高通信资源的利用率。此外,在自适应控制、容错控制和预设性能控制等领域,也已经取得了很多实质性突破。其中,预设性能可以直接控制系统的瞬态性能,受到很多关注。然而,目前很少有文献针对未知的非线性系统,考虑预设性能,研究基于事件触发机制的自适应跟踪控制问题。在此基础上,针对执行器故障的容错控制问题和针对未知控制方向的控制问题,现有文献还未做过深入的研究。由于系统不确定性等因素的存在,现有大部分结果只能保证跟踪误差收敛至一个有界的残留集内,却不能确保系统的渐进收敛。因此,在实现基于事件触发机制的自适应预设性能跟踪控制的过程中,如何保证渐进收敛控制和有限时间收敛控制也是目前文献未解决的问题。本论文针对一系列严格反馈形式的未知非线性系统,研究基于事件触发机制的自适应控制问题。目的是在保证系统瞬态性能的同时,减少系统通信计算资源的占用。在此基础上,本文考虑的因素包括:三角结构的多输入多输出系统、针对执行器故障的容错控制、预设性能控制、渐进收敛控制、有限时间控制、未知控制方向等。所提出的控制器未使用逻辑模糊系统或神经网络去估计系统动态,但实现了对未知非线性系统的控制。该控制器具有高鲁棒性、低结构复杂度和低计算复杂度。它避免了反步法中存在的复杂性爆炸问题,同时实际控制中不需要传统反步法中的解析计算。此控制器很适合在具有有限通信计算资源的信息物理系统中使用,并能达到预期瞬态性能的控制效果。此外,很多现有文献中较严格的假设在本文中被放松。本文通过一系列的仿真和实验对提出的控制器进行了有效性评估。
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