论文研究 人工免疫中一种新的基因库初始化方法.pdf
针对一类多输入多输出网络控制系统，将数据包丢失视为系统发生执行器或传感器故障，并用最近一次的采样数据代替本周期未能成功传输的数据，对系统进行容错控制器的设计。首先以控制量丢失为例，基于Lyapunov稳定性理论，推导出了使系统稳定的条件，然后推广到检测量丢失的情况。最后通过仿真示例验证了文中方法的有效性，并对仿真结果进行了分析。1362007,43(21Computer Engineering and Applications计算机工程与应用(1)给定对称矩阵Q≥0、R>0的初值(可设为单位阵);2)解离散 Riccati方程y(k)=020x(k)A PA-P-A PB(B PB+R) B PA+0=0(10)00求得对称正定解P;网络的采样周期T=100ms,这里以系统控制量丢失为例,(3)根据最优控制原理假定第1个执行器通道发生数据包丟失。按照文中所给出的步骤,利用最优控制理论,求得控制器增益的一个最优值K=-(B PB+R)B PA-0.16640.0240求解出控制器增益的一个最优值K-0.37900.3186(4)将上式带入定理1进行验证,若满足条件,则该控制器满足定理1条件,仿真结果如图2、3所示。显然,系统在正常状就是所求的容错控制器,若不满足,则继续步骤(5)态和数据包丢失时均是稳定的,所求的控制器为系统控制量丢(5)采取下述方法之一或同时进行来调整Q、R值失时的容错控制器,该网络控制系统对于所考虑的数据包丢失①保持R不变,Qn1=(1+8)Qn,8>0。具备容错能力。②保持Q不变,Rm=(1-8)Rn,δ>0跳回步骤(2)重新计算,直至寻找到一个合适的K。注:上述步骤采用的是最优控制原理进行控制器的设计,求得的是控制器增袷的一个最优解,然后验证该解是否满足33容错控制的条件。也可以采用其他方法如LMI方法,求取与定理条件对应的线性矩阵不等式的可行解。这里由于篇幅所限,不再详述若从传感器输岀端到控制器输端的网络通道中,数据包1520-100.51.01520t/s发生丢失,即所谓的检测量丟失,也会给整个网络控制系统的图2正常系统的状态响应图3数据包丢失时的状态响应稳定性造成影响。同样采用上述思想,将第i个传感器通道的检测量丢失等效为该通道的传感器发生卡死故障,则当故障持5结论续步数为j时,控制器在k时刻的输入为本文研究了一类MIMO网络控制系统在发生数据包丢失z(k)=y1(k-1)…y(k-j-1)…y(k-1),y(k)为y(k)的第时的容错控制问题。用最近一次的采样数据代替本周期未能成i个分量功传输的数据,将数据包的丢失等效为系统发生执行器或传感采用控制律(6),得到此时的闭环网络控制系统为器卡死故障,对系统进行了容错控制,推导出了控制器增益矩阵要满足的条件。仿真结果证明,在满足本文定理所述条件时,x=A4x+∑BKCx2+BKCx(12)q=1q≠i系统对于数据包丢失具备容错性能。其中C=[C1,K=[k1,k2,…,k小(收稿日期:2006年11月)定理2考虑如式(12)所示的闭环网络控制系统,当第i个传感器通道发生检测量丢失时,离散控制器式(6)为容错控制参考文献器的条件是[1 Zhang Wei, Branicky M S, Phillips s M Stability of networkedcontrol systems[J.IEEE Control Systems Magazine, 2001, 21(1): 852A'PA-P+3C'KB PBK C+3(1-1)> CKB PBK C <0(13)99[2]樊卫华.网络控制系统的建模与控制[D,南京:南京理工大学,2004其中,i=1,2,…,l,P为对称正定矩阵。3 Stoustrup J, Niemann H Fault tolerant control for unstable systemsa linear time varying approach [C)/proceeding of the 20044仿真示例American Control Conference. Boston: IEEE. 2004: 1794-1798考虑离散化后的网络控制系统为[4 Hsiao F H, Pan S T, Teng CC An efficient algorithm for finding0.11720.21350the D-stability bounds of discrete singularly perturbed systemsx(k+1)=-0.05360.1068-0.2510x(k)+with multiple time delay[J]. Int J Control, 1999, 72(1): 1-170.184600.02145]唐小静容错控制理论及其应用研究[]西安:西北工业大学,20000.08320[6 Zhang P, Ding s X, Frank P M, et al. Fault detection of networked001200.1895u(k)control systems with missing measurements [C)/2004 5th Asian00.1593Control Conference 2004. 1258-1263
