离散分布控制系统的容错设计
图2 智能抽油机节能控制器方案框图感器模块实时检测电机输出功率的变化,由单片机系
统来控制IGBT的关断,控制电机输入端电压的大小,
以调整电动机输出功率,减少电动机的铁损和铜损。
达到节能降耗的目的。
为克服负功率对IGBT模块的影响并进一步节能,
系统设置了负功率处理模块,通过该模块,系统以和电
网同样的频率和相位将电动机发出的电能馈送到电网
中,进一步降低电机损耗。
由于IGBT是比较昂贵的器件,而且对使用条件要
求比较高,必须加以保护。根据抽油机的实际特点,系
统设置了过流保护、过压保护、缺相保护和温度保护,
从而使系统能够更安全地运行。
智能型抽油机节能控制器具有以下的功能:¹可设置电动机的最大工作电流、空载电流和最高
工作温度等参数,根据电动机工作电流的大小判断抽油
机的工况。当电动机工作电流超过额定电流和最高工作
温度超过额定工作温度时停抽油机工作,从而保护电动
机。当抽油机电动机工作电流小于空载电流,认为抽油机空载,可停止抽油机工作,等待原油聚集。根据所设
定的停机时间,抽油机停止工作一段时间后,控制系统
自动启动抽油机,从而实现抽油机停机节能。
º断电后来电时自动延时启动时间,避免油田抽
油机同时启动。»软启动功能,减少启动对电网的冲击并节约电
能。¼可根据抽油机运行的载荷工况,自动控制电机输
入电压,控制抽油机电动机的输出功率,达到节能目的。½独特的负功率处理功能,能有效减小电机发电
所带来的影响,提高节能效果。¾具有数据存储和数据通信功能。通过专用数
据回放卡可转储数据进行数据处理分析和绘制抽油机
电能图,从而方便油田对抽油机的管理。
3 结束语
智能型抽油机节能控制器的开发经过了样机开发
和油田试验两个阶段,我们逐渐掌握了游梁式抽油机
工作规律和抽油机节能控制器的关键技术,为系统投
入运行奠定了基础。
参考文献
1 周新生,程汉湘,刘建,等.抽油机的负载特性及提高功率因数措
施的研究.北华大学学报(自然科学版),2003(6)2 张继震,马广杰,杨靖.游梁抽油机电机电量测试的特殊性.电机技术,2003(2)
3 丁建林,姜建胜,刘瓯,等.抽油机变频调速智能控制技术研究.石油机械,2003
修改稿收到日期:2004-08-20。
第一作者彭国标,男,1972年生,1995年毕业于国防科技大学精密仪器与检测技术专业,获学士学位,工程师;主要从事载人航天发射场地面系统自动控制、建筑智能化和工业自动化控制。
离散分布控制系统的容错设计
FaultTolerantDesignofDiscreteDistributedControlSystem
王根平
(深圳职业技术学院机电系,深圳 518055)
摘 要 在所考虑的离散分布控制系统中,每个可编程控制器作为一个控制结点,结点之间通过网络进行连接保持通信。容错的设
计思路是,增加一个在Galois域进行运算的冗余控制器,从而使系统能够自动侦查系统中的结点(可编程控制器)是否正常工作,并能105自动化仪表6第25卷第9期 2004年9月
PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATION,Vol.25,No.9,Sep.,2004恢复非正常工作的结点(可编程控制器)正常工作,从而使系统能够正常运行,提高其可靠性。实验证明这种设计是有效可行的。
关键词 离散分布控制系统 Galois域 可编程控制器 容错
Abstract Inthediscretedistributedcontrolsystempresented,eachprogrammablelogiccontrollerisacontrolnodeandkeepscommunicationwithother
nodesthroughnetwork.TheconceptoffaulttolerancedesignisaddingaredundantcontrollerinGaloisfieldforoperationfunction.Thestatusofthenode
(programmablecontroller)inthesystemcanbedetectedautomatically,furthermore,thenodeinabnormalconditioncanberecoveredintonormalopera-
tion.Thusthesystemkeepsrunningproperlyandthereliabilityisenhanced.Theexperimentshowsthatthedesigniseffectiveandfeasible.
Key words Discretedistributedcontrolsystem Galoisfield Programmablelogiccontroller Faulttolerance.
0 引言
在制造业和过程自动化领域,可编程控制器得
到了广泛应用,对提高我国制造业的生产效率和自
动化水平起到了积极的作用。相应地,由这些可编
程控制器所构成的离散分布控制系统的可靠性和抗
故障性也显得越来越重要,因为任何导致生产线和
自动化过程失误和停顿的故障都将导致极为严重的
损失和后果。基于对这类问题的考虑和关注,本文
提出了一种离散分布控制系统的容错配置设计思
路。基于这种配置设计的离散分布控制系统,任何
一个控制结点的可编程控制器发生故障,整个系统
仍能正常工作。另外,这种设计只需增加一个冗余
控制结点,而不是对所有的控制结点进行冗余备份,
便能提高整个离散分布控制系统的可靠性,其经济
性和高效性是显而易见的。
1 基于Galois域的控制器模型
考虑由N个非同质的可编程控制器构成的离散
分布控制系统。每个控制器均能独立运行完成某特定
的控制功能且每个控制器都有一个远程的输入/输出
接口,如图1所示。假定所有控制器的远程输入/输出
接口通过网络进行连接从而形成离散分布控制系统。
设第i个控制器的控制输入、输出模型为
xi(t+1)=fBi(xi(t),ui(t))(1)
yi(t)=hBi(xi(t),ui(t))(2)
图1 离散分布控制系统的构成式中:xi是一个n维的状态向量;ui是一个m维的输
入向量;yi是一个pi维的输出向量;这些向量的元素
属于域{0,1},即可取0或1。函数fBi、hBi则由布尔逻
辑运算构成,也即由逻辑加/G0和逻辑乘/H0构成。
布尔函数fBi可以相应地转换成Galois域即GF(2)
域的函数fi。对于布尔函数fBi(#)中的任意两个变量
{a,b}的运算,可转换成Galois域中的相应运算。具体
转换关系见(3)式。
aGbya+b+ab aHbyab
ay1+a(3)
同理,可以将布尔函数hBi(#)转换成Galois函数
hi(#)。
因而,可以用Galois函数模型替换相应的式(1)和
式(2)所表示的布尔函数模型,得到控制器的输入输出
状态模型:
xi(t+1)=fi(xi(t),ui(t))(4)
yi(t)=hi(xi(t),ui(t))(5)
式中:fi和hi为相应的Galois函数多项式。将(1)、
(2)式的布尔运算模型换成Galois模型后,便可以通过
/+0运算来处理各种逻辑运算了。
2 故障自诊断和自恢复
本文的系统容错设计思路是,通过在离散分布控
制系统中增加一个容错的控制结点,从而达到系统故
障自动诊断和自我恢复的目的。
2.1 冗余结点控制器设计
容错离散分布控制系统具有冗余结点控制器
(PLCn+1,图1中的虚线部分)。冗余结点控制器的故
障自我诊断是通过奇偶码的校验来实现的。冗余结点
的控制器在PtE0的时间里能动态地产生奇偶校验
码。具体设计实现见(6)、(7)式:
xN+1(t+1)=fN+1(xN+1(t),uN+1(t))(6)
yN+1(t)=hN+1(xN+1(t),uN+1(t))(7)
式中:xN+1(t+1)=[x1(t)x2(t),xn(t)]TIGF
(2)nN+1是一个将离散分布控制系统中的所有控制结点
状态集成而成的一个扩充状态变量,nN+1=n1+
n2+,+nN,uN+1(t+1)=[u1(t)u2(t),un(t)]T11离散分布控制系统的容错设计 王根平IGF(2)mN+1是相应的集成其他所有结点的变量和扩
充的状态变量。由于网络的互联,信号ui(t)也可以发
送给冗余结点的控制器。
同样,函数fN+1也由各结点的函数集合而成,即存
在关系:fN+1=[f1f2,fn]T,输出函数yN+1(t)IGF
(2)PN+1中PN+1(t)=max(p1,p2,,,pN)。函数hN+1由
下式给出:
hN+1=h1+h2+,+hN(8)
由(5)和(8)式可知:
yN+1=y1+y2+,+yN(9)
可以证明:当离散分布控制系统中不存在故障时,冗余
结点控制器式(6)和式(7)的输出yN+1满足奇偶校验
条件(累加结果为0):
y1(t)+y2(t)+,+yN+yN+1(t)=0(10)
由(9)式,我们可以做以下计算: y1(t)+y2(t)+,+yN+yN+1(t)
=h1(x1(t),u1(t))+h2(x2(t),u2(t))+,+ hN(xN(t),uN(t))+hN+1(xN+1(t),uN+1(t))
=[h1(x1(t),u1(t))+h1(x1(t),u1(t))]+ [h2(x2(t),u2(t))+h2(x2(t),u2(t))]+,+
[hN(xN(t),uN(t))+,+ hN(xN(t),uN(t))]=0(11)
注意:Galois域中的加(+)等价于布尔代数中的异或,
而式(11)中每一函数式hi(xi(t),ui(t))都是成对相加
(即相同两式做异或操作),所以上述加法的结果必定
为0。这样,通过检测冗余结点控制器的输出便可以
判断离散分布控制系统是否存在故障,从而实现了系
统的自诊断。
2.2 系统故障的自我恢复
在离散分布控制系统中,如果某控制器结点出现
故障,设其输出yi(t)=N(t),其中N(t)IGF(2)pi为噪
声信号。对第Ñ个控制器,再定义一个变量Hi(t),当
该控制器故障时,使Hi(t)=1,正常则为0。这样,冗余
结点控制器对第i个控制器的估计输出为
y^i(t)=(1-Hi(t))yi(t)+Hi(t)6N+1
jXiyj(t)(12)
当控制器没有发生故障时,估计输出y^i(t)=yi(t),因为Hi(t)=0;当控制器出现故障时,Hi(t)=1,根据(7)式有:
y^i(t)=6N+1
jXiyj(t)
=6N
jXihj(xj(t),uj(t))+6N
jXlhj(xj(t),uj(t))
=hi(xi(t),ui(t))
=yi(t)显然,yi(t)便是控制器正常时的正常输出。因而当冗
余结点控制器检测到系统中有结点控制器出现故障
时,便可以将对该控制器的估计输出取代该控制器的
输出,从而保证了系统的正常工作,实现了系统故障的
自我恢复。
3 实验举例
图2表示的是一个简单的物料抓送机器系统和开
关自动操纵设备组成的分布离散控制系统的示意图。
物料抓送机器和开关操纵设备分别由独立的控制器
(1#Controller和2#Controller)实现控制。控制器所控
制的动作包括:当物料抓送机器将所需的物料运送到
开关自动控制设备的操作场所时,开关自动操纵设备按下开关。
数字控制器的连续化设计步骤-概述说明以及解释
数字控制器的连续化设计步骤-概述说明以及解释
1.引言
1.1 概述
数字控制器的连续化设计步骤是指将传统的离散控制器转化为连续化控制器的过程。在数字控制领域，离散控制器常常由于采样时间过长或采样频率过低而导致性能不佳，无法满足实际控制需求。为了克服这一问题，连续化设计步骤被提出，旨在将离散控制器转化为连续时间域的控制器，从而提高控制系统的动态性能。
在连续化设计步骤中，首先需要对系统进行建模和分析，以获得系统的数学模型。然后，通过使用连续化设计方法，对离散控制器进行调整和改进。这个过程包括参数调节和滤波器设计等步骤，以获得更高的控制性能。
通过连续化设计，离散控制器可以更好地适应连续时间域的控制系统，从而提高了系统的响应速度和稳定性。此外，连续化设计还可以有效地减少系统的抖动和震荡现象，使系统更加平稳。
本文将详细介绍数字控制器的连续化设计步骤。首先，会对连续化设计的概念和背景进行概述，阐明其在数字控制领域的重要性和意义。接下来，会详细介绍连续化设计的具体步骤，包括系统建模、参数调节和滤波器设计等内容。最后，对连续化设计的优点和局限性进行总结，并展望其未来的发展方向。
通过本文对数字控制器的连续化设计步骤的详细介绍，读者将能够深入了解如何将离散控制器转化为连续时间域的控制器，并在实际应用中取得更好的控制效果。同时，本文还将展示连续化设计在控制领域的巨大潜力，并为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
1.2 文章结构
文章结构部分的内容：
本文主要围绕数字控制器的连续化设计步骤展开讨论，分为引言、正文和结论三个主要部分。
引言部分主要对本文的研究背景和意义进行介绍。首先对数字控制器进行了概述，指出了数字控制器在工业自动化领域的重要性和应用广泛性。随后介绍了本文的结构，以便读者更好地理解本文的组织框架。最后明确了本文的目的，即通过对数字控制器的连续化设计步骤进行研究，为相关领域的研究人员提供指导和参考。
【国家自然科学基金】_离散控制系统_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801
序号科研热词推荐指数序号科研热词1线性矩阵不等式241线性矩阵不等式2离散系统102网络控制系统3迭代学习控制83离散系统4时滞84时滞5最优控制75h∞控制6网络控制系统66鲁棒控制7稳定性67自适应控制8离散事件系统68变结构控制9变结构控制69离散时间系统10h∞控制610离散控制11鲁棒控制511神经网络12自适应控制512非线性系统13离散t-s模糊系统513保性能控制14保性能控制514不确定系统15线性系统415鲁棒性16离散时间系统416非脆弱控制17离散417镇定18神经网络418输出反馈19时滞系统419线性矩阵不等式(lmi)20容错控制420稳定性21二维系统421离散时滞系统22不确定性422离散事件系统23预见控制323离散事件动态系统24非线性324状态反馈25重复控制325模糊控制26调度326最小方差控制27粗糙集327最优控制28状态反馈328抖振29正半定规划329建模30故障诊断330仿真31抖动331lmi32执行器故障332随机通讯时延33广义系统333调度34并行分布补偿334网络诱导时延35多率系统335网络化切换系统36均方稳定336线性离散系统37双率系统337离散趋近律38参数估计338离散时间39仿真339相关噪声40t-s模型340模型参考自适应控制41petri网341极点配置42鲁棒稳定性242最优估计43鲁棒h∞控制243多智能体系统44饱和执行器244可控性45非线性系统245参数不确定性46非线性控制246卡尔曼滤波47静态输出反馈247切换lyapunov函数48随机梯度248内模控制49递推辨识249信息融合50迭代辨识250二维系统51跳变系统251不确定性52趋近律252markov跳变系统2008年2009年53观测器253lyapunov函数54自适应254鲁棒h∞控制55自动控制技术255高超声速飞行器56脉冲宽度调制256马尔可夫链57终端不变集257马尔可夫跳变系统58线性离散系统258飞行控制59线性矩阵不等式(lmi)259非线性非最小相位系统60约束控制260非线性离散系统61离散积分滑模控制261非线性62离散滑模控制262非最小相位系统63离散映射263间接法64离散时滞系统264长期电压稳定65离散广义系统265铝板轧制66离散化266通信时延67相容性理论267轨迹跟踪68状态估计268路径规划69滚动时域控制269误差系统70滑模控制270群体系统71滑动模态271网络控制72渐近稳定性272线性系统73渐近稳定273系统辨识74混沌反控制274粒子群优化算法75混合系统275空中交通管制76液体晃动276离散混沌系统77步进电机277离散小波变换78正交多项式278离散事件79模糊双曲模型279目标跟踪80模型预测控制280状态时滞81有源电力滤波器281滑模控制82数据丢失282滑模变结构控制83数值模拟283渐近稳定84收敛性284混沌控制85控制285极大代数法86振动主动控制286未知非线性离散系统87抖振287最近邻聚类算法88局部目标函数288无功补偿89局部-整体反馈控制律289数据包丢失90多采样率数字控制系统290支持向量机91多模型291摄动分析92多时滞292拥塞控制93多个体系统293广义系统94可靠控制294多输入多输出95双环控制295多时滞96参数辨识296多传感器信息融合97协同设计297同步98区间代数298反步法99刚-液耦合动力学299协调电压控制100切换系统2100加权观测融合101分岔2101切换系统102准滑动模态2102切换模糊系统103信息融合2103保成本控制104伺服系统2104伪系统105代数riccati方程2105事件驱动106不确定时延2106不确定时滞系统
基于BP的二自由度时滞系统容错性控制算法
基于BP的二自由度时滞系统容错性控制算法
段五星
【摘 要】二自由度时滞系统容错性控制算法设计在无人机控制、冶金机电控制等领域具有较好的应用价值.提出一种基于BP神经网络模糊控制的二自由度时滞系统容错性控制算法.仿真结果得出,该控制方法进行时滞系统控制的控制参量输出的稳定性和自适应性较好,避免了失真,实现容错性控制.
【期刊名称】《世界有色金属》
【年(卷),期】2016(000)002
【总页数】2页(P96-97)
【关键词】BP神经网络;模糊控制;时滞系统
【作 者】段五星
【作者单位】广东工业大学华立学院,广东广州511325
【正文语种】中 文
【中图分类】TP273
自动控制（Automatic Control, AC）是指在没有人直接参与的情况下，利用控制系统实现对机械设备和动力系统的参数自动匹配和自适应调整，使得生产过程的设备和流程按照预先设定的规律运行，二自由度时滞系统的控制广泛应用在飞行弹道控制、机器人控制和冶金过程控制和冶金电机控制等领域[1-3]。研究二自由度时滞系统容错性控制算法具有很重要的意义。本文提出一种基于BP神经网络模糊控制的二自由度时滞系统容错性控制算法，实现控制算法改进。仿真实验进行了性能测试，得出有效性结论。
一个典型的二自由度时滞系统如图1所示，图1中，二自由度时滞系统作为控制对象，神经元模型Gm( s ) e −tms与Gm( s )的并联，当控制系统的时滞项与控制系统的动态特征时滞不相关时，那么有 Gm( s )= G0( s ) ，tm=τ。
给定状态向量的条件下，分析二自由度控制对象的约束参量模型，得到约束参量为
∑1,∑2与 ∑3，若有且0＜，那二自由度控制系统的开环传递函数的自适应泛函渐进近稳定[4]，此时＜ 0成立，系统的容错性传递函数满足：
或
令∆xk=α pk，其中α为LM-Smith神经网络的特征向量，pk为传输函数，线性系统的稳定性输入F( xk+1)＜ F( xk)，那么有：
变体飞行器故障检测与容错控制一体化设计
变体飞行器故障检测与容错控制一体化设计
程昊宇;董朝阳;江未来;王青;隋晗
【摘 要】Considering the state delay and missing measurements in the
network environment,the closedloop fault detection for the morphing
aircrafts with alterable sweep wings is investigated based on the switched
system theory.The morphing aircraft is modeled as switched system which
takes the altitude,Mach and wing sweep angle as parameters.Based on the
integrated design method,the mode-dependent observer-based filter and
the state estimation feedback controller are derived to ensure that the
fault signal can be detected efficiently and the output can track the
command signal accurately.The stability of the system is guaranteed by
Lyapunov-Krasovskii functional method and average dwell time
method.The sufficient existing conditions of filter and controller are given
波音777电传飞控系统的容错设计浅析
信息通信
INFORMATION & COMMUNICATIONS2019
年第10
期
(总第202
期)2019
(Sum. No 202)
波音力
7电传飞控系统的容错设计浅析
周靑，张锐
(中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西妥710068)
摘要：电传飞控系统必须满足极其严苛的功能完整性和可用性要求，其核心在于相关硬件资源的容错设计。在波音777
上，与飞行控制相关的硬件系统，如飞控计算机,ARINC629
总线等，都具备三余度的余度结构。多余度系统的设计还需
要包含部件隔离和功能隔离以解决共模故障的问题。
关键词:容错;电传飞控系统;共模故障
中图分类号:V249.1
文献标识码:A
文章编号：1673-1131(2019)10-0046-02
1
概述
波音777
是波音公司研发的首款电传飞机，其飞控系统
采用了 PFC+ACE+
数字总线的架构。这种架构有利于系统在
故障时灵活配置余度，也利于提高系统的可靠性和可维修性。
本文的目的是分析应用于波音777
主飞行控制系统的容错技
术,重点分析电传飞控计算机体系结构的设计考虑。
2
容错设计
航空公司为了提高飞机调度可靠性，提出了延迟维修的
概念。这种概念要求对重要的数字航空电子系统，如PFC
、AD~
IRS
(航空数据惯性参考系统〉和AIMS
(飞机信息管理系统)
等，进行容错设计。航空公司对飞机的整个生命周期最优的
冗余度进行了研究，因此这些计算机的冗余结构能够最大限
度地保证对飞机调度的正常运行同时使成本最优。当飞机发
生随机硬件故障时，其修复可以推迟到一个方便的时间和地
点,从而减少了航班的延迟或取消。
2.1 ARINC629
数字数据总线
ARINC629
数据总线［1］
是一个时分多路复用系统。它包
括多个发射器，自主终端接入。最多可连接120
个用户。用
户使用耦合器和终端与总线通信。终端访问是自主的。在终
端传输之后，三个拥有不同的协议定时器可以确保它不会再
次传输,以便所有其他终端都有机会传输。
PID与PLC的区别
DCS,（Distributed Control System）分散控制系统的简称，国内一般习惯称之
为集散控制系统。DCS是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其
基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。DCS具有以下特点：
（1） 高可靠性。由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，
系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其他功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对
需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。
（2） 开放性。DCS采用开放式，标准化、模块化和系列化设计，系统
中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不
影响系统其他计算机的工作。0 DCS的定义
DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内
自控行业又称之为集散控制系统。 它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计
算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置
灵活、组态方便。）
进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS之中。PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，它主要用于代替不
灵活而且笨重的继电器逻辑。现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛，以至于有些人已做出预测：基于现场总线的FCS将取代DCS成为控
制系统的主角。 DCS是 Data Communication Subsystem （数据通信子系统）的简称。
容错控制在电力系统中的应用研究
第２８卷第０５期 ２０１１年１０月 华东交通大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｂ１．２８ Ｎｏ．０５ ０ｃｔ．．２０１１
文章编号：１００５—０５２３（２０１１）０５—００１８－０５
容错控制在电力系统中的应用研究
程宏波，吴文辉，王勋
（华东交通大学电气与电子Ｔ程学院，汀西南昌３３００１３）
摘要：在介绍容错控制基本思想的基础上，从容错控制的角度对提高电力系统可靠性的措施进行了分析，总结了电力系统中 已有的用以提高可靠性的方法与容错控制之间的关系，综述了电力系统中容错控制方法的应用，分析了其面临的问题和将 来的发展趋势，对容错控制在电力系统中的应用进行了展望。 关键词：电力系统；容错控制；故障检测；可靠性 中图分类号：ＴＭ７７４ 文献标志码：Ａ
社会的发展使得人们对电能的依赖越来越强，对电力系统的可靠性提出了更高的要求。当前电网互
联，相互之间的依赖增强，使得电力系统的结构更加复杂，故障的发生不可避免。而电力系统一旦出现故
障，将会造成巨大的社会、经济、政治影响。 容错控制（ｆａｕｌｔ ｔｏｌｅｒａｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ，ＦＴｃ）是一门高可靠性学科。所谓容错是容忍故障的简称，它通过对系
统的设计，使得当一个或部分元件发生故障后，系统仍然能按原定性能指标或是性能指标略有降低但在可
以接受的范围内运行，从而保证系统的正常运行 。 。容错控制为提高复杂系统的可靠性开辟了一条新的
途径，也为提高电力系统的可靠性提供了一种新的思路。
ｌ容错控制简介
容错控制是一门应用型边缘交叉学科，它的理论基础涉及现代控制理论、计算机工程、数理统计、信号
处理、模式识别、人丁智能以及相应的应用学科 。容错控制的指导思想是一个系统一旦发生故障，而且这
种故障会对系统的稳定性及性能有很大的影响时，要求闭环系统仍然是稳定的，并且满足要求的性能指标。
容错控制系统设计主要包含两个问题：故障诊断机构的设计和容错控制器的设计 。故障诊断技术 的发展为容错控制的研究提供了必要的基础和前提，容错控制为故障诊断的研究注入了新的活力，这两个
基于输出反馈的离散时滞系统的鲁棒容错控制
２００８年２月 第２４卷第１期 陕西理工学院学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈａａｎｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｆｅｂ．２０ｏ８ Ｖｏ１．２４ Ｎｏ．１
［文章编号］１６７３—２９４４（２００８）Ｏ１—００５４－０４
基于输出反馈的离散时滞系统的鲁棒容错控制
祁 军
（辽宁石油化工大学信息与控制工程学院， 辽宁抚顺１１３００１）
［摘要］研究离散一步时滞系统的鲁棒容错控制。采用带有时滞项的输出反馈控制律，针
对传感器和执行器故障进行Ｄ稳定容错控制研究，并给出满足Ｄ稳定的充分条件，以及控制
器的设计方法和步骤。较之单纯的完整性设计在容错的目标方面具有更大的适应性和实用
性。仿真实验验证了该方法的有效性。
［关键词］ 容错控制； 离散时滞系统；Ｄ稳定； 输出反馈
［中图分类号］ＴＰ２０６；ＴＰ３０２．８ ［文献标识码］ Ａ
时滞是实际工程中普遍存在的现象，它的存在可能会使得原本稳定的系统变得不稳定。时滞系统
的容错控制是近年来的研究热点，引起了很多学者的兴趣，但对于离散时滞系统的容错控制研究还比较
少［１－。］。对于离散系统，完整性问题是寻求一个固定的反馈控制律，将闭环故障系统的极点配置在复平
面上以原点为中心的单位圆内。进一步考虑系统性能，由经典控制理论可知，当闭环极点位于左半单位
圆内时，动态过程性能欠佳，因此取右半单位圆内的一个圆形区域（即Ｄ域）作为极点配置的目标，不但
可以使系统稳定，还可保证满意的动态性能∽ Ｊ。
本文针对线性离散一步时滞系统，考虑到时滞对系统性能的影响，提出带有时滞项的输出反馈控制
律，即“（ｋ）＝Ｋ Ｙ（ｋ）＋ ，，（ｋ一１），针对传感器和执行器故障情况，讨论了离散时滞系统的Ｄ稳定容错
控制问题。 ＼、 １ 问题的描述
考虑离散一步时滞系统
（ｋ＋１）＝Ａｌ （ｋ）＋Ａ２ （ｋ一１）＋Ｂｕ（ｋ） （１）
离散控制的基本概念和原理
离散控制的基本概念和原理
离散控制是自动控制中常见的一种控制方式，它利用了离散信号来实现对系统的控制和调节。在离散控制中，信号和变量的取值是有限离散的，而不是连续变化的。本文将介绍离散控制的基本概念和原理。
一、离散控制的基本概念
离散系统：离散控制的对象一般为离散系统。离散系统是对离散信号进行处理的系统，它的输入、输出和状态变量的取值都是离散的。
采样：采样是将连续信号在时间上进行离散化的过程，通过周期性地在一定的时间间隔内对信号进行采样，得到离散信号。
量化：量化是将连续信号在幅度上进行离散化的过程，将连续信号的幅度划分为有限个离散值，得到离散信号。
离散化：离散化是将连续系统在时间和幅度两个维度上进行离散化的过程，通过采样和量化，将连续系统转化为离散系统。
二、离散控制的原理
1. 采样控制原理
离散控制系统的基本思想是通过采样信号来获得系统当前的状态，然后根据采样信号计算出控制量，并输出到执行机构，对系统进行调节。在采样控制中，有两个重要的参数：采样周期和采样速率。 采样周期：采样周期是每次对连续信号进行采样的时间间隔，它决定了系统对变化的灵敏性。较小的采样周期可以提高系统的响应速度，但也会增加计算量和噪声干扰。
采样速率：采样速率是指每秒钟采样信号的次数，它决定了采样系统对信号变化的能力。较高的采样速率可以更准确地还原连续信号，但也会增加系统的复杂度和成本。
2. 量化控制原理
离散信号的幅度是通过量化来表示的，量化控制原理就是通过将连续信号的幅度划分为有限个离散值，将控制量转化为离散信号。
量化精度：量化精度是指离散信号幅值划分的细度，也称为量化位数。量化精度越高，离散信号越接近连续信号。但高精度的量化也会增加计算和存储的复杂度。
量化误差：量化过程中会引入量化误差，即实际值与量化值之间的差距。量化误差会对系统的控制精度产生影响，因此需要根据控制要求选择适当的量化精度。
三、离散控制的应用
时变采样网络控制系统的容错控制器设计
第３０卷第３期 ２０１１年９月 中南民族大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ（Ｎａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖ０１．３０ Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２０１１
时变采样网络控制系统的容错控制器设计
樊金荣
（１中南民族大学计算机科学学院，武汉４３００７４；２华中科技大学控制科学与工程系，武汉４３００７４）
摘要研究了具有时变采样周期的网络控制系统在执行器故障时的容错控制器设计问题．首先，将时变采样周 期的不确定性转化成系统结构参数的不确定性，建立了时变采样周期网络控制系统的离散模型；在此基础上，设计 了状态反馈容错控制器，保持闭环网络控制系统稳定并满足给定的ＬＱＲ性能指标，该控制器参数通过求解线性矩 阵不等式（ＬＭＩｓ）得出．最后，通过实例阐述了上述设计过程，仿真结果证明：此方法是有效的． 关键词 网络控制系统；容错控制；时变采样周期；ＬＱＲ性能指标；线性矩阵不等式 中图分类号ＴＰ２７３ 文献标识码Ａ 文章编号 １６７２－４３２１（２０１ １ Ｊ ０３－００８０－０５
Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｆａｕｌｔ Ｔｏｌｅｒａｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ
Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ Ｔｉｍｅ－Ｖａｒｙｉｎｇ Ｓａｍｐｌｉｎｇ Ｐｅｒｉｏｄ
Ｆａｎ Ｊｉｎｒｏｎｇ ＇ （１ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｏｕｔｈ—Ｃｅｎｔｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ； ２ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）