摘要：随着对系统安全性和可靠性要求的不断提高,故障系统的自主恢复能力即系统的可重构性受到高度关注,然而现有对于控制系统可重构性量化评价的方法主要针对线性系统,因此以具有强耦合、欠驱动、强非线性的四旋翼无人机(quadrotor UAV)为被控对象,提出了一种基于双滑模面鲁棒观测器与马氏距离结合的非线性系统可重构性量化评价方法。首先,在四旋翼无人机非线性模型的基础上,设计了具有对扰动和故障均不敏感的双滑模面鲁棒观测器,用于实现对系统状态的准确估计;其次,在执行器饱和及系统状态误差指标双约束条件下,采用基于马氏距离的相似度法,对非线性系统可重构性进行量化评价;最后,通过四旋翼无人机仿真实验验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法能够真实反映不同故障程度下系统的可重构性量化水平,为非线性故障系统控制策略调整补偿提供了重要依据。

摘要：针对具有时变时延和丢包的网络化控制系统,考虑参数不确定性和外界有限能量扰动的影响,研究了系统在执行器发生失效故障时的满意容错设计问题。将丢包当作一种特殊时延,综合考虑时延上、下界及变化率,通过构造适当的时滞依赖Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出了具有两类不同被调输出的不确定闭环故障网络化控制系统,在α-稳定、H∞扰动衰减指标和广义H2三类指标共同约束下的满意容错设计准则,并以求解LMIs的方式给出了具有多指标约束的满意容错控制器的优化设计方法。由于证明过程未进行模型转换和引入其他自由权矩阵,Lyapunov-Krasovskii泛函中充分考虑了时延信息,并采用了较紧的积分不等式,因而结果具有较少保守性和计算量。最后以仿真算例验证了该方法的可行性和有效性。

摘要：针对具有时变时延和丢包的网络化控制系统,研究了系统在闭环极点具有α-稳定条件约束下,执行器或传感器发生失效故障时的容错设计问题.文中将丢包当作一种特殊时延,综合考虑时延上、下界及时延变化率,通过构造适当的时滞依赖Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出网络化控制系统具有α-稳定容错能力的判别准则,并以求解LMIs的方式给出α-镇定容错控制器的设计方法.最后以仿真算例验证该方法的可行性和有效性.

摘要：针对具有时变时延的网络化控制系统,在离散事件触发通讯机制下,研究执行器更一般故障情形下的鲁棒完整性设计问题.考虑参数不确定性的影响,建立事件触发的闭环故障NCS模型,基于Lyapunov稳定性理论及改进的Jensen不等式等,推证出使系统具有鲁棒完整性的时滞/事件依赖的少保守性充分条件,并给出NCS容错控制器与通讯协同设计的方法.通过仿真算例验证文中方法可在确保故障系统稳定的前提下有效地节约网络通讯资源.

摘要：针对3D威亚系统中角位移反馈元件编码器故障,为防止故障影响在系统中蔓延导致事故发生,以线性自抗扰控制(LADRC)构建的3D威亚系统为基础,提出了两种基于故障诊断可靠性评价(Fault Diagnosis Reliability Evaluation,FDRE)的编码器故障软闭环容错控制策略,并据此设计了软、硬平滑过渡的软冗余切换机制。仿真结果表明,所提出的编码器故障容错策略,可及时可靠地检测到编码器故障,并能使3D威亚及时安全、平滑地进行软闭环容错运行,有效地提高了3D舞台威亚系统的安全可靠性能。

摘要：针对超声波液位传感器故障引起的非线性误差,基于数据驱动建模技术设计了一种逆补偿环节,以期能有效地补偿故障误差对系统的影响。首先借助故障传感器与正常传感器分别获得带故障误差与实际液位的测量值,然后利用LM-BP神经网络的非线性逼近特性设计超声波液位传感器故障误差的逆补偿环节。为验证该补偿方法的有效性与实际可用性,基于OPC、Matlab、Step7及Simatic等技术搭建PCS半实体实验平台,并将设计的逆补偿环节置于搭建的液位控制半实体平台的补偿环节中进行闭环实验。结果表明,该补偿方法对超声波液位传感器故障误差补偿是有效的,并且可将其应用于实际工程中。

摘要：针对过程控制系统(PCS)液位控制单元中超声波液位传感器故障引起的非线性误差,基于神经网络建模方法设计了一种并联逆补偿环节,有效地补偿了故障误差对系统的影响.通过实验分别获得故障传感器与正常传感器测得的液位值,并进行相应的预处理;基于上述离线数据,分别利用LM-BP、径向基函数(RBF)神经网络的非线性逼近特性,设计逆映射中的并联补偿环节;为验证传感器故障误差的补偿效果,基于OPC技术与Matlab搭建了PCS半实体实验平台,将设计的并联补偿环节置于搭建的PCS液位控制单元中进行闭环实验.结果表明,所建方法能有效补偿传感器故障产生的非线性误差,抑制了故障影响在系统中的传播,实体实验也显现了方法的工程可用性.

摘要：针对网络化控制系统(NCS)单纯依赖网络固有资源进行容错控制孤立设计方法的局限性,在分析现有离散事件触发通信机制不足的基础上,提出一种具有动稳过程共同约束的离散事件触发通信机制,并在该通信机制下建立与状态误差相关的闭环故障NCS模型;考虑参数不确定性和外界有限能量扰动的影响,基于Lyapunov稳定性理论与相关技术,给出网络通信触发权矩阵与广义H_2/H_∞指标约束下的满意容错控制器优化求解方法.通过仿真算例,验证新型离散事件触发通信机制的确能在不过分削弱系统性能的前提下,更多地节约网络通信资源,触发参数的选择也与系统性能有对应关系,为工程中选取相关参数提供便利.

摘要：复合材料蒙皮通过框梁提高结构强刚度,框梁与蒙皮之间存在附加载荷,该载荷会引起结构失效。而结构刚度匹配性设计,可减小连接载荷,本文对某复合材料蒙皮与金属框连接典型结构进行了分析,并对金属框截面尺寸、复合材料铺层角度进行了优化,使连接载荷随复合材料刚度增加而减小,复合材料安全裕度呈抛物线变化。