非线性系统鲁棒主动容错控制器设计

"该文主要介绍了一种针对存在执行器故障的非线性系统的基于线性矩阵不等式（LMI）的一体化鲁棒主动容错控制器设计方法。研究中，首先设计了包含自适应律的鲁棒滑模观测器，通过将观测器设计转化为LMI约束的凸优化问题，实现了对执行器故障的鲁棒重构。接着，提出了基于状态及故障估计的一体化主动容错控制器，并利用LMI求解控制器增益。最后，通过数值模拟验证了所提控制器设计的有效性。关键词包括主动容错、一体化设计、线性矩阵不等式、滑模观测器和故障重构。" 本文是关于非线性系统控制领域的一个研究，主要关注在执行器故障情况下的控制系统设计。作者们提出了一种新的方法，即基于LMI的一体化鲁棒主动容错控制器。首先，他们设计了一个含有自适应算法的鲁棒滑模观测器。滑模观测器是一种能够处理系统不确定性并快速跟踪系统变化的控制器，而这里的自适应算法则能够动态调整控制器参数以应对未知的系统变化，特别是执行器故障。 将观测器设计转化为LMI问题，意味着可以使用有效的数值方法来求解最佳参数，从而确保观测器能够在面对执行器故障时依然能提供稳定且准确的状态估计。LMI是一种在系统理论中广泛使用的工具，它可以用来求解一系列优化问题，特别是与稳定性、性能和鲁棒性相关的问题。 接下来，作者们提出了一种一体化主动容错控制器，该控制器不仅考虑了系统的当前状态，还考虑了由观测器提供的故障估计。这种控制器设计的关键在于它能够同时处理控制和故障补偿，确保系统的整体性能不受故障影响。同样，控制器增益的确定也借助了LMI技术，使得控制器的设计过程更加系统化和精确。 最后，通过数值算例，作者们验证了所提控制器设计的有效性和鲁棒性。这种设计方法的优势在于它提供了一种结构化的方法来处理执行器故障，对于保证复杂系统在面临硬件故障时的稳定性和性能具有重要意义。 这项工作为非线性系统的容错控制提供了新的思路，特别是利用LMI工具来简化设计过程，并增强系统的鲁棒性。对于实际应用中的航空航天、自动化和机器人等领域，这种一体化设计方法有着广阔的应用前景。