双容液位系统鲁棒自适应容错控制
张玉燕1，孙敬武2，罗小元1，关新平1
（1燕山大学电气工程学院，河北秦皇岛0660042河北青年干部管理学院，河北石家庄050031)
摘 要：针对双容液位控制系统的泄漏等故障，通过线性化建模，研究了鲁棒自适应主动容错控制问题。首先在系统无故障正常运行情形，考虑建模误差和外界干扰等不确定性，利用不确定性上界自适应估计，设计了鲁棒自适d控制器：与此同时，对系统进行故障监控，设计了故障诊断滤波器，并利用对不确定性上界的估计终值提出了一种新的故障检测算法，进一步基于神经网络故障逼近，研究了一种修正控制律的自适应鲁棒容错控制器设计方法，该控制器通过补偿故障所带来的影响使闭环系统最终一致有界稳定。最后，通过仿真试验，验证了提出的方法的有效性，
关键词：双容水箱；自适应；鲁棒容错控制；故障诊断
中图分类号：tp 273 文献栎识码：a
1引言
双容水箱是工业生产过程中常见的一类重要装置，如在饮料、食品加工，溶液过滤，化工生产等多种行业的生产加工过程中均有应用。
双容水箱液位控制系统是一种非线性系统，其控制方法的研究也常见报道：但关于双容液位控制系统的容错控制问题的研究，据作者所知，目前还鲜有研究。而事实是双容水箱液位控制系统发生泄露、执行器或传感器故障的事件却时有发生[5]。
本文针对双容液位控制系统，提出了一种基于神经网络故障诊断的可重构鲁棒容错控制器的设计方法．
2系统建模
双客水箱液位控制系统工艺结构，如图1所示。
图中，水箱t1，t2形状相同，均为圆柱形其横截面积as，连接双容的管道横截面积为sp，t1上水流输入速率为u，假设t1,t2.液位分别为h1，h2在t2中系统有输出。
参考文献[5]得系统的数学模型为
设系统(1)的期望平衡点为he=[he1，he2]t，u =ue，且h1e> h2e，在此平衡点对系统进行线性化，得到如下系统：
将式(2)整理成状态空间方程描述为
进一步，考虑系统存在外界干扰及可能发生泄漏、执行器等故障，其故障系统可模型描述：
式中，w为外界有界扰动；η(x，u，w)代表由参数不确定、干扰及建模误差造成的模型不确定性。
假设满足η(x，u，w)≤ρ（ρ为不确定性的****先验值），φ(x，u)为非线性故障函数，r（t – t）表示故障发生的时间概度，即：
式中，t为故障发生的时间。
3鲁棒自适应容错控制
本文的容错控制策略包括常规鲁棒自适应控制作用下的监控和故障发生并被诊断后鲁棒自适应容错控制器蘑构两部分。为此定义一重要的时间：td>t为故障检测时间。容错控制器结构如下：
1)鲁棒自适应控制考虑系统(3)，由于不确定性的存在，故本文在标称控制器un= - kx的基础上设计补偿控制器un，使闭环不确定系统鲁棒稳定。
定理1考虑不确定系统(3)，设汁控制器：
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