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本发明公开了一种非线性网络化控制系统的非脆弱H∞容错控制方法,考虑非线性网络化控制系统在参数摄动、时延、丢包和执行器发生随机故障情况下,首先建立闭环非线性网络化控制系统模型,再构造包含有丢包信息的Lyapunov函数,利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式分析方法,得到非线性网络化控制系统随机稳定和H∞容错控制器存在的充分条件,利用Matlab LMI工具箱进行求解,给出非脆弱容错控制器增益矩阵为给出最小扰动抑制率γ可以优化的条件,获得最小扰动抑制率下优化的控制器增益矩阵K*。

本发明提供了一种非线性网络化控制系统的非脆弱H∞容错控制方法。考虑非线性网络化控制系统在参数摄动、时延、丢包和执行器发生随机故障情况下，设计了非脆弱状态反馈H∞容错控制器，使得非线性网络化控制系统在上述情况下仍能保持稳定，并能将扰动抑制在给定水平。本发明考虑了执行器发生随机故障的情况,随机故障的发生概率满足BerRoulli分布,更具有实际意义。

通过通信网络形成的闭环控制系统称为网络化控制系统(networked controlsystems，简记 NCSs)，NCSs具有安装维护方便、灵活性高和易于重构等优点。然而，通信网络的引入导致了系统存在以下问题：1)网络时延：数据在通信网络传输时因为网络堵塞或者外界干扰等原因，使得网络化控制系统中存在网络时延问题；2)丢包：数据传输过程中因为网络堵塞和资源竞争等原因会引起数据包丢失的问题。同时外界的不确定因素可能会导致系统性能降低甚至失稳。因此，使NCSs具有容错能力并保持较好的抗干扰性能具有十分重要的理论意义和实践价值。

针对NCSs中存在的时延和丢包问题，很多学者和专家都做了大量研究。郑英等在论文“不确定网络化控制系统的鲁棒容错控制”中，通过时延估计法和在线取得时延法来获得时变时延，并且通过时钟驱动控制器，事件驱动执行器的方法，采用状态反馈控制策略研究了鲁棒完整性问题；李炜等在论文“基于T-S模糊模型的非线性网络化控制系统的H∞鲁棒容错控制”中，针对存在时延和丢包的非线性NCSs，基于T-S模糊模型建模，研究了在传感器或执行器发生失效故障时，H∞鲁棒容错控制器的设计方法。上述容错控制方面的研究中只考虑了固定的控制器，有一定的局限性。考虑到控制器参数受外界的干扰也会产生一些变化，采取非脆弱控制显得十分重要，非脆弱控制器能使系统迅速保持稳定。马卫国等在论文“网络化非线性系统的非脆弱H∞控制”中，针对存在小于一个采样周期的时延和符合马尔科夫丢包概率的非线性NCSs，研究了非脆弱H∞控制器的设计方法，但此研究没有考虑到执行器发生失效故障的问题。曹慧超等在论文“执行器饱和不确定NCS非脆弱鲁棒容错控制”中，针对执行器饱和状况，给出了非脆弱鲁棒容错控制器的设计方法，但这仅针对执行器完全失效或完全正常的情况，满足不了实际状况的需要。

发明人： 潘丰 智月明 熊伟丽 江南大学是教育部直属、国家“211工程”重点建设高校和“双一流”建设高校。学校具有悠久的办学历史、厚重的文化积淀，源起1902年创建的三江师范学堂，历经国立中央大学、南京大学等发展时期；1958年南京工学院食品工业系整建制东迁无锡独立建校，成立无锡轻工业学院；1962年无锡纺织工学院并入无锡轻工业学院；1995年更名为无锡轻工大学；2001年无锡轻工大学、江南学院、无锡教育学院合并组建江南大学；2003年东华大学无锡校区并入江南大学。

1)本发明针对具有时延和丢包的非线性网络化控制系统，同时考虑到模型参数的不确定性、控制器增益摄动和外界扰动的影响，建立了闭环非线性网络化控制系统模型，给出了执行器发生随机故障时系统的稳定性和H∞容错控制的解决方法。

2)本发明考虑了执行器发生随机故障的情况，随机故障的发生概率满足Bernoulli分布，更具有实际意义。

3)本发明优化了最小扰动抑制率γ，使得非线性网络化控制系统具有更好的抗干扰性能。

本发明涉及网络化控制系统和容错控制，特别是涉及一种具有时延和丢包的非线性网络化控制系统的非脆弱H∞容错控制方法，有广泛应用前景。

科技成果只有通过实施开发应用，使其转化为生产力，才能取得经济效益和社会效益。成果方目标是将科技成果转化为现实生产力，期待有意愿的企业或合作单位进行合作推广或者进行产品生产。考虑合作转化、许可+合作等转化方式与企业、科学技术研究开发机构和其他组织建立合作关系。