设计鲁棒控制器应对存在不确定性和间歇性传感器故障的非线性离散系统

本文探讨了在存在参数不确定性、非线性因素以及多处间歇性传感器故障的情况下，如何实现可靠度量的H∞控制策略。针对一类不确定的非线性离散时间系统，研究的核心问题是设计一种动态输出反馈控制器，以确保即使面临这些复杂故障，系统的稳定性和性能仍能得到保障。 首先，系统模型中的间歇性传感器故障被定义为实际测量信号上的加性故障，这意味着故障可能不连续地出现在传感器读数中，增加了控制的挑战。这种故障模式对于传统控制策略构成了额外的考验，因为它们可能导致数据失真，从而影响控制器对系统状态的准确估计。 作者们的目标是实现被动式故障容忍控制（Fault-Tolerant Control, FTC），即控制器能够在不知道故障发生的具体情况时，依然能够通过调整自身的行为来抵消或补偿故障的影响。这涉及到设计一个鲁棒控制器，其特性是在面对不确定性的同时，能提供严格的H∞性能指标，即确保系统在面对外部干扰和内部不确定性时，其输出信号的均方根值（Root Mean Square, RMS）受到有效限制。 为了达成这一目标，设计方法可能包括模型参考控制、故障检测与识别（Fault Detection and Isolation, FDI）、以及自适应控制技术，如滑模控制或者自校正控制结构。控制器的设计过程可能涉及在线学习和参数估计，以实时调整控制策略，以适应故障状态的变化。 文章可能还讨论了设计算法的具体步骤，比如基于Lyapunov稳定性理论构建稳定性证明，利用小干扰线性化或其他近似方法处理非线性项，以及通过线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequalities, LMIs）进行控制律优化，以确保H∞性能约束的满足。 最后，该研究可能提供了数值仿真或实验结果，以验证所设计控制器在实际应用中的效果，同时可能与现有的故障恢复策略进行比较，以展示其在提高系统可靠性方面的优势。 总结来说，这篇论文深入探讨了在具有多个间歇性传感器故障的不确定非线性离散时间系统中，如何通过动态输出反馈控制来实现H∞控制，以确保系统的稳定性和鲁棒性。这对于许多工业自动化和机器人系统，尤其是在航空航天、能源管理和智能制造等领域具有重要的实践意义。