线性不确定系统鲁棒H∞容错控制设计方法

"基于LMI的鲁棒H∞容错动态输出反馈控制设计 (2009年)" 本文探讨的是在存在线性不确定系统的背景下，如何设计一个能够在执行器发生故障时保证系统鲁棒稳定并满足H∞性能指标的动态输出反馈控制器。作者陈明童和朝南来自北京科技大学信息工程学院，他们利用线性矩阵不等式（LMI）这一数学工具来解决这一问题。 线性不确定系统是指那些系统参数存在一定程度的不确定性，这些不确定性可能是由于模型简化、参数漂移或外部干扰等因素引起的。在这样的系统中，执行器故障是常见的问题，它可能对系统的性能和稳定性造成严重影响。因此，研究容错控制策略以确保系统在执行器失效时仍能正常运行至关重要。 论文中提出的容错动态输出反馈控制设计方法基于连续型执行器故障模型。动态输出反馈控制是指控制器的决策不仅依赖于系统的输出，还依赖于系统的内部状态，这使得控制器能够更全面地了解系统的行为。通过LMI方法，研究人员能够找到控制器存在的充分条件，即一组不等式，如果这些不等式得到满足，那么就存在一个控制器可以保证系统的鲁棒稳定性，并达到预定的H∞性能标准。 H∞控制理论是一种处理系统干扰和不确定性的方法，目标是在保证系统稳定性的同时最小化输出对输入扰动的传递函数的无穷范数，从而限制系统对干扰的敏感度。鲁棒性则意味着控制器对于系统参数的不确定性具有一定的抵抗能力。 文章的仿真结果验证了所提设计方法的有效性，证明了即使在执行器出现故障的情况下，设计的控制器也能确保系统的稳定性和良好的H∞性能。这种方法的应用对于实际工程中的控制系统设计具有重要的指导价值，特别是在航空航天、电力系统、自动化工厂等领域，这些领域中的控制系统往往需要面对复杂的不确定性和潜在的设备故障问题。通过LMI技术，工程师可以更加便捷地分析和设计出满足特定性能要求的容错控制器，从而提高整个系统的可靠性与安全性。