基于观测器的鲁棒控制与故障检测

本项目针对不确定系统，以观测器为主线，研究基于观测器的鲁棒控制和故障检测问题，主要研究内容包括：(1)分析建模不确性和外干扰不确定性对观测误差的影响；建立鲁棒观测器设计中的性能评判指标并提出鲁棒观测器的简单有效的设计方案；(2) 对具有建模不确定的系统考虑基于观测器的鲁棒控制，通过消除结构限制和合理使用自由度使得所选择的观测器和控制器能尽可能扩大不确定性的容许范围；采用同时确定观测器和控制器的方案研究鲁棒环路传递复现问题，尽可能降低设计的保守性；(3)研究具有建模不确定性系统开环和闭环故障检测器问题，分析建模不确定性对残差信号的影响，分析建模不确定性对阈值方案的影响，最终建立能检测最大范围故障的鲁棒故障检测方案。. 本项目拟建立基于观测器的设计在处理不确定性的有效途径，减少现存方法的设计保守性，具有重要的理论意义。项目提出的方法也可应用于实际系统，有重要的应用价值。

本项目研究基于观测器的鲁棒控制和故障检测。通过对项目计划的执行，完成了既定的任务，获得了以下成果。.(1) 对广义线性系统提出了比例-多积分观测器和比例-多积分-导数观测器，并对这两类观测器给出了参数化设计方法。其中，比例-多积分观测器的增益能够根据系统的R-能控性矩阵给出。(2) 对不确定线性系统提出了自适应比例积分观测器，并给出在有限频段性能限制下的线性矩阵不等式设计方法。(3) 对含有两个子系统的切换系统设计了基于观测器的镇定控制。该镇定控制律只要求在切换周期结束时刻的Lyapunov是单调下降的即可，因此可以有效降低切换频率。(4) 对含有未知扰动的切换系统考虑其基于观测器的控制律。当未知扰动有界时，在所给出的动态反馈控制律的作用下，系统状态是有界的。如果未知扰动收敛，则状态也是收敛的。(5) 针对含有建模不确定线性系统提出了一种基于自适应广义比例积分观测器的鲁棒故障检测策略。这种故障检测策略能有效地提高可检测故障的范围。