网络化控制系统鲁棒容错策略：T-S模糊模型应用

"这篇论文是2012年4月发表在《辽宁工业大学学报(自然科学版)》第32卷第2期的一篇自然科学论文，由刘晓勇和佟绍成共同撰写。该研究得到了国家自然科学基金项目的资助。文章主要探讨了基于T-S模糊模型的网络化控制系统的鲁棒容错控制策略，特别是在传感器和执行器发生故障时的控制问题。" 正文: 在现代自动化领域，网络化控制系统（Networked Control Systems, NCSs）已成为一种重要的技术趋势，它将传统的控制系统与网络通信技术结合，实现了远程监控和分布式控制。然而，NCSs面临着诸多挑战，如数据传输时延、网络拥塞以及硬件设备的故障等问题。这篇论文主要关注的是如何在存在马尔可夫特性的时延和不确定性参数的非线性NCSs中实现鲁棒容错控制。 首先，研究者采用了一种基于时延的准T-S模糊模型来描述这类系统。T-S模糊模型是一种广泛应用的非线性系统建模方法，它通过一组Takagi-Sugeno规则将复杂的非线性行为分解为多个线性子系统，从而简化了分析和控制设计。这里的“准”T-S模糊模型可能指的是考虑了时延影响的模型，这使得模型更贴近实际系统的动态特性。 当传感器或执行器出现故障时，系统的性能会受到严重影响。因此，论文提出了与时延概率分布相关的Lyapunov泛函来处理这种不确定性。Lyapunov函数是稳定性分析中的关键工具，用于证明系统的渐近稳定性。在这里，它被用来构造一个与时延相关的稳定性条件，以应对时变时延带来的挑战。 接着，研究人员设计了一个容错控制器，以确保即使在传感器和执行器故障的情况下，系统仍能保持稳定性和鲁棒性。容错控制的目标是在设备失效时，通过调整控制策略来补偿损失的功能，确保系统的整体性能不会显著降低。 论文进一步证明了在所提出的控制策略下，系统具有鲁棒完整性的充分条件。这意味着即使在存在不确定性参数和设备故障的情况下，系统依然能够保证一定的性能边界，保持稳定运行。 最后，通过实例仿真，作者们验证了理论分析的有效性。仿真结果不仅展示了所设计控制器在面对各种故障场景时的性能，还提供了对理论分析的直观验证，加强了理论结果的实际应用价值。 这篇论文为网络化控制系统在面临故障和时延不确定性时的控制设计提供了一种新的思路。利用T-S模糊模型和Lyapunov泛函，研究者成功地构建了一个鲁棒容错控制框架，对于实际工业应用具有重要的参考意义。