具有时延和丢包的网络化系统时滞依赖鲁棒容错控制研究

本项目针对网络化控制系统（NCS）容错控制现存成果中，对象主要为线性，性能以完整性为主，且多采用状态反馈，结论大都为保守性较大的时滞不依赖型等问题，重点拟对同时存在时变时延和丢包且有界的不确定NSC，以时滞依赖的方法，分别对线性和基于T-S模糊模型的非线性受控对象，采用状态或动态输出反馈，通过构造适当的Lyapunov-Krasovskii泛函，综合应用线性矩阵不等式、锥补线性化、多项式优化及松弛变量引入、积分不等式、交叉项界定等方法和技术，研究不确定NCS对传感器或执行器故障的鲁棒容错控制问题，给出使其具有鲁棒完整性、以及具有一定性能约束的Hinf扰动抑制和保代价鲁棒容错的时滞依赖充分条件和控制器设计方法，并对所得结论保守性进行相关性研究，以达到减少结果保守性和提高容错满意度的目的。 .本项目属于多学科交叉的应用基础研究前沿，项目的实施可为NSC容错设计奠定理论基础。

受现代网络化控制系统（NCS）高可靠性及安全性需求的驱动，本项目针对立项之初 NCS容错控制现存成果中，对象主要为线性，性能以完整性为主，且多采用状态反馈，结论大都为保守性较大的时滞不依赖型等问题，首先重点对同时存在时变时延和丢包的不确定线性和基于T-S模糊模型的非线性NCS，分别基于状态、动态输出反馈以及状态观测器策略等建立了闭环故障NCS的模型，以时滞依赖的方法，采用2种减少结论保守性不同技术的组合，通过构造适当的Lyapunov-Krasovskii泛函，综合应用自由权矩阵、线性矩阵不等式、几种积分不等式、交叉项界定等方法和技术，研究了不确定NCS对传感器或执行器失效故障的鲁棒容错控制问题，得到了使NCS具有鲁棒完整性、鲁棒hinf完整性、鲁棒保性能及鲁棒hinf保性能容错等少保守性时滞依赖充分条件和控制器设计方法等理论成果，并对所得结论进行了有效性仿真验证和保守性及计算复杂度的比较研究；其次依托兰州理工大学先进控制实验室的PCS平台，基于OPC等技术成功开发了半实体和虚拟2种NCS试验平台，并对部分理论成果进行了工程可用性实验研究；进而在完成项目预定计划的情况下，还对同时存在量化误差影响的线性不确定NCS鲁棒容错控制，以及多目标约束的线性、非线性不确定NCS具有alfa-稳定的鲁棒容错、鲁棒hinf容错、鲁棒广义h2/hinf满意容错控制等问题进行了拓展性的研究。项目中状态反馈部分内容已结合甘肃省自然科学基金项目进行了鉴定，达到国际先进水平，2012年分别获甘肃省高校科技进步一等奖和兰州市科技进步二等奖。尤其是基于动态输出反馈和状态观测器策略开展的相应工作，以及多目标约束的鲁棒hinf保性能、具有alfa-稳定的鲁棒满意等容错研究，目前还很少被涉足。. 总之，该项目所得的一系列保守性少、计算复杂度低、容错满意度高的结果，不仅可作为NCS容错控制系统分析和设计的理论依据，而且其方法还可延伸借鉴到时滞系统的鲁棒容错控制研究中。此外，随着计算机与信息技术的迅速发展，NCS已成为多个领域现代大规模复杂系统的首选框架，借助于该项目成果，通过对NCS进行鲁棒容错设计，将成为提高系统安全可靠性的重要途径。因此，该项目不仅具有较高的理论价值，在工程实际中也有着广泛的应用前景。