Research Initiation Award: Stability of Feedback Systems with Sensor or Actuator Failures

研究启动奖:传感器或执行器故障时反馈系统的稳定性

基本信息

  • 批准号:
    9010996
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 6万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    1990
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1990-07-01 至 1993-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The project will study the problem of integrity in linear, time-invariant, multi- input, multi-output feedback systems. We consider the closed-loop stability of the unity-feedback system under three classes of sensor or actuator failures. In the first class any arbitrary number of loops, including all, may fail; in the second class any number of loops, except all, may fail; in the third class, any loop but only one loop may fail. We analyze the stability of the unity-feedback system with failures in each of the three classes. For the first class of failures, the plant and the compensator have to be stable from the start since the failure of all loops will reduce the configuration to a cascade connection. For a given multi-input multi-output plant which has no unstable hidden modes it is possible to parametrize the class of all compensators that stabilize the closed-loop system. Our goal is to parametrize the class of compensators that achieve integrity for each of the three classes of failures. As expected, such parametrization is possible only for certain classes of plants. The objectives are to identify those plants for which simultaneous stabilization of the nominal plant with each failure can be achieved, to find a systematic method to synthesize compensators that achieve this simultaneous stabilization, and to find the class of all achievable closed-loop transfer functions. This will indicate which performance objectives can be achieved together with integrity. Based on the parametrization of all compensators that the results will also be used in synthesis of compensators for systems with partial loop failures where constant gain factors are introduced in the feedback-loops and extended to an algebraic synthesis method for the case of structured dynamics being introduced in the loops.
该项目将研究线性、时不变、多输入、多输出反馈系统的完整性问题。 我们考虑单位反馈系统在三类传感器或执行器故障下的闭环稳定性。 在第一类中,任意数量的循环(包括全部)都可能失败;在第二类中,除了所有循环之外,任意数量的循环都可能失败;在第三类中,任何循环但只有一个循环可能会失败。 我们分析了单位反馈系统在三类故障中的稳定性。 对于第一类故障,设备和补偿器必须从一开始就稳定,因为所有回路的故障都会将配置减少为级联连接。 对于没有不稳定隐藏模式的给定多输入多输出设备,可以对稳定闭环系统的所有补偿器的类别进行参数化。 我们的目标是对补偿器类别进行参数化,以实现三类故障中每一类故障的完整性。 正如预期的那样,这种参数化仅适用于某些类别的植物。 目标是确定那些可以实现标称设备在每次故障时同时稳定的设备,找到一种系统方法来合成实现这种同时稳定的补偿器,并找到所有可实现的闭环传递函数的类别。 这将表明哪些绩效目标可以与完整性一起实现。 基于所有补偿器的参数化,结果还将用于具有部分环路故障的系统的补偿器综合,其中在反馈环路中引入恒定增益因子,并扩展到环路中引入结构化动态情况的代数综合方法。

项目成果

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