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非线性系统H_∞模糊输出反馈容错控制

H_∞ fuzzy output feedback fault-tolerant control for nonlinear fuzzy systems

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【作者】 李志宇蔡俊伟胡寿松

【Author】 Li Zhiyu1 Cai Junwei2 Hu Shousong3(1Flight Control Research Institute,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China)(2The 28th Research Institute,China Electronics Technology Group Corporation,Nanjing 210007,China)(3College of Automation Engineering,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China)

【机构】 南京航空航天大学飞行控制研究所中国电子科技集团公司第二十八研究所南京航空航天大学自动化学院

【摘要】 研究了一类含有执行器故障的非线性系统的H∞模糊输出反馈容错控制问题.采用T-S模糊模型对非线性系统进行建模,用模糊观测器重构系统状态.针对设计过程中的双线性矩阵不等式问题,采用相似变换法将其转化为线性矩阵不等式(LMI)问题.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出了H∞模糊输出反馈容错控制器存在的充分条件.通过求解由一组LMI所表示的凸优化问题可以得到次优H∞模糊反馈容错控制器.所设计的控制器可保证系统在故障时满足给定H∞性能约束下,使正常情况下的H∞性能最优.最后通过对小车倒立摆系统的仿真验证了该设计方法的有效性.

【Abstract】 The H∞ fuzzy output feedback fault-tolerant control problem is addressed for a class of nonlinear systems in the present of actuator failures.The Takagi-Sugeno fuzzy model is adopted for modeling the nonlinear system.The system states are estimated by a fuzzy observer.Similarity transformation method is used to convert a bilinear matrix inequality problem into a linear matrix inequality(LMI) problem.A sufficient condition for the existence of the H∞ fuzzy output feedback fault-tolerant controller is obtained via Lyapunov stability theory and LMI.A suboptimal H∞ fuzzy output feedback fault-tolerant controller is designed by solving a convex optimization problem which is expressed as a group of LMIs,which can minimize the H∞ performance in normal case with a prescribed H∞ performance in the actuator failure cases.Finally,numerical simulations on a cart-inverted pendulum system are given to illustrate the effectiveness of the proposed approach.

【基金】 国家自然科学基金重点资助项目(60234010);航空科学基金资助项目(05E52031)
  • 【会议录名称】 2009年中国智能自动化会议论文集(第五分册)[东南大学学报(增刊)]
  • 【会议名称】2009年中国智能自动化会议
  • 【会议时间】2009-09-27
  • 【会议地点】中国江苏南京
  • 【分类号】TP13
  • 【主办单位】中国自动化学会智能自动化专业委员会、江苏省自动化学会
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