雙容液位系統魯棒自適應容錯控制
張玉燕1，孫敬武2，羅小元1，關新平1
（1燕山大學電氣工程學院，河北秦皇島0660042河北青年干部管理學院，河北石家莊050031)
摘 要：針對雙容液位控制系統的泄漏等故障，通過線性化建模，研究了魯棒自適應主動容錯控制問題。首先在系統無故障正常運行情形，考慮建模誤差和外界干擾等不確定性，利用不確定性上界自適應估計，設計了魯棒自適d控制器：與此同時，對系統進行故障監控，設計了故障診斷濾波器，并利用對不確定性上界的估計終值提出了一種新的故障檢測算法，進一步基于神經網絡故障逼近，研究了一種修正控制律的自適應魯棒容錯控制器設計方法，該控制器通過補償故障所帶來的影響使閉環系統最終一致有界穩定。最后，通過仿真試驗，驗證了提出的方法的有效性，
關鍵詞：雙容水箱；自適應；魯棒容錯控制；故障診斷
中圖分類號：tp 273 文獻櫟識碼：a
1引言
雙容水箱是工業生產過程中常見的一類重要裝置，如在飲料、食品加工，溶液過濾，化工生產等多種行業的生產加工過程中均有應用。
雙容水箱液位控制系統是一種非線性系統，其控制方法的研究也常見報道：但關于雙容液位控制系統的容錯控制問題的研究，據作者所知，目前還鮮有研究。而事實是雙容水箱液位控制系統發生泄露、執行器或傳感器故障的事件卻時有發生[5]。
本文針對雙容液位控制系統，提出了一種基于神經網絡故障診斷的可重構魯棒容錯控制器的設計方法．
2系統建模
雙客水箱液位控制系統工藝結構，如圖1所示。
圖中，水箱t1，t2形狀相同，均為圓柱形其橫截面積as，連接雙容的管道橫截面積為sp，t1上水流輸入速率為u，假設t1,t2.液位分別為h1，h2在t2中系統有輸出。
參考文獻[5]得系統的數學模型為
設系統(1)的期望平衡點為he=[he1，he2]t，u =ue，且h1e> h2e，在此平衡點對系統進行線性化，得到如下系統：
將式(2)整理成狀態空間方程描述為
進一步，考慮系統存在外界干擾及可能發生泄漏、執行器等故障，其故障系統可模型描述：
式中，w為外界有界擾動；η(x，u，w)代表由參數不確定、干擾及建模誤差造成的模型不確定性。
假設滿足η(x，u，w)≤ρ（ρ為不確定性的****先驗值），φ(x，u)為非線性故障函數，r（t – t）表示故障發生的時間概度，即：
式中，t為故障發生的時間。
3魯棒自適應容錯控制
本文的容錯控制策略包括常規魯棒自適應控制作用下的監控和故障發生并被診斷后魯棒自適應容錯控制器蘑構兩部分。為此定義一重要的時間：td>t為故障檢測時間。容錯控制器結構如下：
1)魯棒自適應控制考慮系統(3)，由于不確定性的存在，故本文在標稱控制器un= - kx的基礎上設計補償控制器un，使閉環不確定系統魯棒穩定。
定理1考慮不確定系統(3)，設汁控制器：
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