2-D非线性系统传感器故障重构与补偿技术

"这篇论文研究了二维（2-D）非线性系统的传感器故障重构与补偿问题。系统模型采用Fornasini-Marchesini局部状态空间第二模型，并带有Lipschitz非线性。考虑的传感器故障可以是任意形式，且其大小可能无限。文章提出了一种综合的故障/状态观测器，旨在同时获得传感器故障和系统状态的渐近估计。给出了综合观测器存在性的线性矩阵不等式（LMI）充分条件。当系统同时存在传感器故障和输入干扰时，也考虑了H∞传感器故障估计/重构问题。" 本文主要探讨的是在2-D非线性系统中的传感器故障重构与补偿技术，这是一个关键的控制理论问题，特别是在复杂的自动化和工程系统中，确保系统的可靠性和稳定性至关重要。2-D非线性系统是一种具有多维度动态行为的系统，其复杂性在于系统的状态不仅依赖于当前时间的输入，还可能依赖于过去的时间状态，这使得故障检测和诊断更具挑战性。 Fornasini-Marchesini局部状态空间第二模型是一种用于描述2-D系统动力学的有效工具，它扩展了传统的线性系统理论到二维空间，能够更好地捕捉系统的时空动态特性。Lipschitz非线性则确保了非线性项在一定范围内有界，从而保证了系统分析和设计的可行性。 传感器故障可能是随机的、不可预测的，因此需要能够处理任意形式和无限大小故障的解决方案。论文提出的综合故障/状态观测器正是为了解决这一问题。观测器的设计目标是实时地、准确地估计出系统的状态以及发生的故障，这对于故障隔离、诊断和补偿至关重要。通过建立观测器的数学模型，作者给出了确保其稳定运行的线性矩阵不等式条件，这是设计此类观测器的常用方法，因为它们可以有效地用数值算法求解。 此外，论文还考虑了在系统中同时存在传感器故障和输入干扰的情况下，如何进行H∞传感器故障估计/重构。H∞理论提供了一种量化干扰抑制能力的方法，旨在最小化系统对干扰的响应，确保系统性能的同时，提高抗干扰能力。 该研究对于理解和处理2-D非线性系统中的故障问题具有重要的理论价值和实际应用前景，尤其对于那些需要高度精确和鲁棒性的控制系统的故障管理。该工作为未来的研究提供了新的视角，如如何进一步优化观测器设计，提高故障重构的精度，以及如何将这些方法扩展到更复杂、更高维度的系统中。