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容錯控製理論及其應用

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 12:12:11 來源：中國自動化學會專家谘詢工作委員會

1  引言

    現代係統正朝著大規模,複雜化的方向發展，這類係統一旦發生事故就有可能造成人員和財產的巨大損失。如：1998年8月到1999年5月的短短的10個月間，美國的3種運載火箭：“大力神”，“雅典娜”，“德爾他”共發生了5次發射失敗，造成了30多億美元的直接經濟損失，迫使美國航天局於1999年5yuexialingtingzhilesuoyoudeshangyefashejihua。duimeiguodehangtianjihuazaochengleyanzhongdedaji。renmenpoqiexuyaotigaoxiandaixitongdekekaoxingyuanquanxing。jiyujiexirongyudedongtaixitongdeguzhangzhenduanyurongcuokongzhizeweitigaofuzaxitongdekekaoxingkaipileyitiaoxindetujing。

   動態係統的容錯控製(Fault Tolerant Control——FTC)是伴隨著基於解析冗餘的故障診斷技術的發展而發展起來的。如果在執行器、傳感器或元部件發生故障時，閉環控製係統仍然是穩定的，並仍然具有較理想的特性，就稱此閉環控製係統為容錯控製係統[1]。1991年，瑞典的Astrom教授明確指出了，容錯控製具有使係統的反饋對故障不敏感的作用。容錯控製方法一般可以分成兩大類，即：被動容錯控製(passive FTC)和主動容錯控製(active FTC)。

   容錯控製的思想最早可以追溯到1971年，以Niederlinski 提出完整性控製(integral control)的新概念為標誌，Siljak於1980年發表的關於可靠鎮定的文章是最早開始專門研究容錯控製的文章之一。然而，直到1993年，國際上才出現了由現任IFAC技術過程的故障診斷與安全性專業委員會主席，英國的Patton教授撰寫的容錯控製的綜述文章[1,2]，目前尚未見到國際上有容錯控製的專著問世。值得驕傲的是，我國在容錯控製理論上的研究基本上與國外同步。1987年，葉銀忠等就發表了容錯控製的論文，並且於次年發表了這方麵的第一篇綜述文章。1994年，葛建華等出版了我國第一本容錯控製的學術專著。

   動態係統的故障檢測與診斷(Fault detection and diagnosis—FDD)是容錯控製的重要支撐技術之一。 FDD技術的發展已大大超前於容錯控製的發展，FDD技術的理論與應用成果也遠遠多於容錯控製方麵的成果。目前國際上每年發表的有關FDD方麵的論文與報告在數千篇以上。基於解析冗餘的故障診斷技術被公認為起源於Beard 於1971年發表的博士論文。1976年， Willsky在Automatica上發表了第一篇FDD方麵的綜述文章。Himmelblau 於1978年出版了國際上第一本FDD方麵的學術著作。

   我國開始動態係統FDD技術的研究要比國外晚十年左右。清華大學的方崇智教授等從1983年起開始了FDD技術的研究工作。1986年，葉銀忠等在<<信息與控製>>上發表了國內第一篇FDD技術的綜述文章。1994年周東華等在清華大學出版社出版了國內第一本FDD技術的學術專著[5,6]。

   國際自動控製界對容錯控製的發展給予了高度重視。1986年9月在美國Santa Clara大學舉行的自動控製高峰會議上，把多變量魯棒，自適應和容錯控製列為控製科學麵臨的富有挑戰性的研究課題。 在國際上，領導著容錯控製學科發展的是1993年成立的IFAC技術過程的故障診斷與安全性技術委員會。從1991年起IFAC每三年定期召開FDD與FTC方麵的國際專題學術會議。在近幾屆的IFAC世界大會上，FDD與FTC方麵的論文在不斷增加。據筆者統計，1999年7月在北京召開的第14屆IFAC世界大會上，這方麵的學術論文已達60篇，成為了最熱門的幾個研究方向之一。

   容錯控製發展至今隻有20年(nian)左(zuo)右(you)的(de)曆(li)史(shi)，因(yin)此(ci)這(zhe)是(shi)一(yi)門(men)新(xin)興(xing)交(jiao)叉(cha)學(xue)科(ke)。促(cu)使(shi)這(zhe)門(men)學(xue)科(ke)迅(xun)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)一(yi)個(ge)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)動(dong)力(li)來(lai)源(yuan)於(yu)航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)領(ling)域(yu)。美(mei)國(guo)空(kong)軍(jun)從(cong)七(qi)十(shi)年(nian)代(dai)起(qi)就(jiu)不(bu)斷(duan)投(tou)入(ru)巨(ju)資(zi)支(zhi)持(chi)容(rong)錯(cuo)控(kong)製(zhi)的(de)發(fa)展(zhan)，力(li)求(qiu)開(kai)發(fa)出(chu)具(ju)有(you)高(gao)度(du)容(rong)錯(cuo)能(neng)力(li)的(de)戰(zhan)鬥(dou)機(ji)，甚(shen)至(zhi)在(zai)多(duo)個(ge)翼(yi)麵(mian)受(shou)損(sun)時(shi)，也(ye)能(neng)夠(gou)保(bao)持(chi)戰(zhan)鬥(dou)機(ji)的(de)生(sheng)存(cun)能(neng)力(li)。

   做為一門交叉性學科,容錯控製與魯棒控製、故障檢測與診斷、自適應控製、智能控製等有密切的聯係。現代控製理論、信號處理、模式識別、最優化方法、決策論、統計數學等構成了容錯控製的理論基礎。

2  經典容錯控製方法

2.1  被動容錯控製

被動容錯控製大致可以分成可靠鎮定，完整性，與聯立鎮定三種類型。

(1)  可靠鎮定

   使用多個補償器進行可靠鎮定的概念是由Siljak於1980nianzuixiantichude，suihouyixiexuezheyouduiqijinxingleshenruyanjiu。kekaozhendingshijishangshiguanyukongzhiqiderongcuowenti。zhenduidangebeikongduixiang，xianyizhengming，dangcaiyonglianggebuchangqishi，cunzaikekaozhendingjiedechongyaotiaojianshibeikongduixiangshiqiangkezhendingde(strongly stabilizable)(即，此對象可以被穩定的控製器所鎮定)。然而，當被控對象不滿足強可鎮定條件時， buchangqijiuhuichuxianbuwendingdejidian，shouguochengzaoshengdeyingxiang，bihuanxitongjiuhuichuxianbuwending。houlaideyanjiuzhebufenjiejueleshangshuwenti，geichuleshejilianggedongtaibuchangqidecanshuhuafangfa，laidedaokekaozhendingwentidejie。ciwenhaigeichulebayigewendingdekongzhiqifenjiechenglianggebingliandedongtaibuchangqi，jinershixiankekaozhendingwentideyouxiaofangfa。qiqiantirengranshibeikongduixiangbixushiqiangkezhendingde。
綜上所述，可靠鎮定問題已基本上趨於成熟。

(2)  完整性

   完整性問題也稱作完整性控製(integral control)，yizhishibeidongrongcuokongzhizhongderedianyanjiuwenti。ciwentiyouhengaodeyingyongjiazhi，zheshiyinweikongzhixitongzhongchuanganqishizuirongyifashengguzhangdebujian。ciwentiyanjiudeyibandoushiMIMOxianxingdingchangxitong，nanduhenda。zhuyaowentishiduigaoweixitongquefayouxiaodezonghefangfa。renmenyiyanjiuleguanyuzhixingqiduanluguzhangdewanzhengxingwenti，tichuleqiujiejingtaifankuizengyizhendeyizhongjiandandeweinifangfa。raner，gaifangfabingbunengbaozhengguzhangzhuangtaixiadebihuanxitongshiwendingde。jiyun-線xian性xing特te征zheng係xi數shu理li論lun及ji參can數shu空kong間jian設she計ji方fang法fa，有you學xue者zhe給gei出chu了le關guan於yu執zhi行xing器qi斷duan路lu故gu障zhang的de完wan整zheng性xing問wen題ti的de求qiu解jie方fang法fa。該gai方fang法fa的de一yi個ge特te點dian是shi可ke以yi在zai實shi現xian完wan整zheng性xing的de同tong時shi，在zai執zhi行xing器qi的de各ge種zhong故gu障zhang下xia，都dou可ke以yi將jiang係xi統tong的de閉bi環huan極ji點dian配pei置zhi在zai預yu定ding的de區qu域yu內nei。因yin此ci，此ci方fang法fa在zai滿man足zu容rong錯cuo控kong製zhi的de條tiao件jian下xia還hai可ke以yi兼jian顧gu閉bi環huan係xi統tong的de動dong態tai特te性xing。該gai方fang法fa的de一yi個ge缺que陷xian是shi，當dang係xi統tong的de維wei數shu大da於yu3時，解析解就不再存在，隻能采用CAD技術來求數值解，並可能無解。此外，近年來，分散大係統的完整性問題也受到了廣泛關注。

   由此可見，完整性問題還遠未徹底解決。缺乏有效地求解容錯控製律的構造性方法，尤其是對高維多變量係統。

(3)  聯立鎮定

   聯立鎮定有兩個主要作用。其一，當被控對象發生故障時，可以使其仍然保持穩定，具有容錯控製的功能；其qi二er，對dui非fei線xian性xing對dui象xiang，經jing常chang采cai用yong線xian性xing控kong製zhi方fang法fa在zai某mou一yi工gong作zuo點dian上shang對dui其qi進jin行xing控kong製zhi。當dang工gong作zuo點dian變bian動dong時shi，對dui應ying的de線xian性xing模mo型xing也ye會hui發fa生sheng變bian化hua。此ci時shi，具ju有you聯lian立li鎮zhen定ding能neng力li的de控kong製zhi器qi就jiu仍reng然ran可ke以yi鎮zhen定ding被bei控kong對dui象xiang。

   此問題十幾年來已引起了許多學者的關注。1982年發表在IEEE AC上的文章是最早開始研究聯立鎮定問題的文章之一。在此方向上取得了主要進展是：基於廣義的采樣數據保持函數(generalized sampled-data hold function—GSHF)，人們已得到如下結果：(a) 給出了聯立鎮定問題有解的充分條件，並給出了此控製律的構造方法；(b) 給出了在滿足聯立鎮定的基礎上，同時實現線性二次型最優控製的充分條件，以及相應的控製律的構造方法。

2.2  主動容錯控製

   主動容錯控製在故障發生後需要重新調整控製器的參數，也可能需要改變控製器的結構。多數主動容錯控製需要FDD子係統，少部分不需要FDD子係統，但需要已知各種故障的先驗知識。主動容錯控製這一概念正是來源於需要對發生的故障進行主動處理這一事實。眾多的FDD方法可以分成基於定性模型的方法與定量模型的方法兩大類。經過近30年的發展，FDD技術已日趨成熟，所提出的各種方法詳見[1-8]。主動容錯控製大致可以分成三大類，即：1) 控製律重新調度，2) 控製器重構設計，3) 模型跟隨重組控製。

(1)  控製律重新調度

   zheshiyileizuijiandandeyeshizuijinjiniancaifazhanqilaidezhudongrongcuokongzhifangfa。qijibensixiangshilixianjisuanchugezhongguzhangxiasuoxudeheshidekongzhilvdezengyicanshu，bingliebiaochucunzaijisuanjizhong。dangjiyuzaixianFDDjishudedaolezuixindeguzhangxinxihou，jiukeyitiaoxuanchuyigeheshidezengyicanshu，dedaorongcuokongzhilv。xianran，caiyongshishizhuanjiaxitongjinxingzengyitiaodujianghuichanshenghenhaodexiaoguo。zheleikongzhifangfatebieshiheyujuyouduogerongyujiyidezhandoujiderongcuokongzhi。

(2)  控製律重構設計

   即在FDD單元確診故障後，在線重組或重構控製律。這是一個目前很受關注的研究方向，現有的成果還比較少。有人采用了“控製混合器”的(de)概(gai)念(nian)，設(she)計(ji)了(le)一(yi)個(ge)具(ju)有(you)自(zi)修(xiu)複(fu)功(gong)能(neng)的(de)飛(fei)行(xing)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)。當(dang)診(zhen)斷(duan)出(chu)某(mou)個(ge)機(ji)翼(yi)受(shou)損(sun)時(shi)，可(ke)以(yi)重(zhong)新(xin)分(fen)配(pei)其(qi)應(ying)盡(jin)的(de)作(zuo)用(yong)到(dao)剩(sheng)餘(yu)的(de)執(zhi)行(xing)器(qi)中(zhong)去(qu)。隨(sui)後(hou)有(you)人(ren)提(ti)出(chu)了(le)一(yi)種(zhong)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)重(zhong)新(xin)設(she)計(ji)技(ji)術(shu)，通(tong)過(guo)極(ji)大(da)化(hua)一(yi)個(ge)頻(pin)域(yu)的(de)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)，來(lai)重(zhong)建(jian)控(kong)製(zhi)律(lv)。一(yi)些(xie)學(xue)者(zhe)還(hai) 給gei出chu了le一yi種zhong飛fei機ji的de模mo型xing參can考kao容rong錯cuo控kong製zhi方fang法fa。針zhen對dui飛fei機ji的de元yuan部bu件jian故gu障zhang，該gai文wen用yong檢jian測ce濾lv波bo器qi理li論lun設she計ji了le相xiang應ying的de故gu障zhang檢jian測ce器qi和he故gu障zhang參can數shu估gu計ji器qi。在zai此ci基ji礎chu上shang，用yongLyapunov方法設計了模型參考容錯控製律，保證在發生內部故障時，飛機穩定運行。

(3)  模型跟隨重組控製

   zheleizhudongrongcuokongzhidejibenyuanlishi，caiyongmoxingcankaozishiyingkongzhidesixiang，shidebeikongguochengdeshuchushizhongzishiyingdigenzongcankaomoxingdeshuchu，erbuguanshifoufashengleguzhang。yinci，zhezhongrongcuokongzhibuxuyaoFDDdanyuan。dangfashengguzhanghou，shijibeikongguochenghuisuizhifashengbiandong，kongzhilvjiuhuixiangyingdizishiyingdijinxingzhongzu，baochibeikongduixiangduicankaomoxingshuchudegenzong。keyikanchu，zheleirongcuokongzhishicaiyongyinhandefangfalaichuliguzhangde。

   人們已提出了一種基於模糊學習係統的專家監督控製方法，用於F16戰(zhan)鬥(dou)機(ji)的(de)容(rong)錯(cuo)控(kong)製(zhi)。其(qi)基(ji)本(ben)控(kong)製(zhi)器(qi)是(shi)由(you)參(can)考(kao)模(mo)型(xing)，模(mo)糊(hu)控(kong)製(zhi)器(qi)，及(ji)模(mo)糊(hu)學(xue)習(xi)模(mo)塊(kuai)構(gou)成(cheng)的(de)，稱(cheng)為(wei)模(mo)糊(hu)模(mo)型(xing)參(can)考(kao)學(xue)習(xi)控(kong)製(zhi)器(qi)。模(mo)糊(hu)學(xue)習(xi)模(mo)塊(kuai)使(shi)這(zhe)一(yi)控(kong)製(zhi)器(qi)具(ju)有(you)了(le)上(shang)述(shu)模(mo)型(xing)跟(gen)隨(sui)重(zhong)組(zu)控(kong)製(zhi)的(de)基(ji)本(ben)功(gong)能(neng)。在(zai)此(ci)基(ji)礎(chu)上(shang)，通(tong)過(guo)與(yu)一(yi)個(ge)FDI模(mo)塊(kuai)相(xiang)結(jie)合(he)，可(ke)以(yi)在(zai)線(xian)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)參(can)考(kao)模(mo)型(xing)和(he)模(mo)糊(hu)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)增(zeng)益(yi)，進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)了(le)容(rong)錯(cuo)控(kong)製(zhi)能(neng)力(li)。因(yin)此(ci)，此(ci)方(fang)法(fa)也(ye)可(ke)以(yi)看(kan)成(cheng)是(shi)模(mo)型(xing)跟(gen)隨(sui)重(zhong)組(zu)控(kong)製(zhi)與(yu)控(kong)製(zhi)律(lv)重(zhong)構(gou)設(she)計(ji)的(de)一(yi)種(zhong)有(you)機(ji)結(jie)合(he)。

3  魯棒容錯控製

   buguanshizhudongrongcuokongzhi，haishibeidongrongcuokongzhi，douxuyaojuyouguanyumoxingbuquedingxingyuwaijieraodongdelubangxing。zheshirongcuokongzhikeyiyingyongyushijixitongdezhongyaoqiantizhiyi。beidongrongcuokongzhidehexinjiushilubangxing，yishibihuanxitongduigeleiguzhangbumingan。muqianzhudongrongcuokongzhimianlindelianggejuyoutiaozhanxingdewentijiushi：① 基本控製器應具有魯棒性，在控製律重構期間使係統保持穩定；② FDD單(dan)元(yuan)應(ying)具(ju)有(you)魯(lu)棒(bang)性(xing)，以(yi)減(jian)少(shao)誤(wu)報(bao)與(yu)漏(lou)報(bao)，減(jian)少(shao)故(gu)障(zhang)檢(jian)測(ce)時(shi)間(jian)。因(yin)此(ci)魯(lu)棒(bang)容(rong)錯(cuo)控(kong)製(zhi)問(wen)題(ti)近(jin)年(nian)來(lai)受(shou)到(dao)了(le)高(gao)度(du)重(zhong)視(shi)，已(yi)成(cheng)為(wei)了(le)目(mu)前(qian)容(rong)錯(cuo)控(kong)製(zhi)領(ling)域(yu)的(de)熱(re)點(dian)研(yan)究(jiu)方(fang)向(xiang)。

   針對連續線性定常係統的傳感器失效故障，孫金生等[9]采用Lyapunov方(fang)法(fa)給(gei)出(chu)了(le)一(yi)種(zhong)具(ju)有(you)關(guan)於(yu)模(mo)型(xing)不(bu)確(que)定(ding)性(xing)魯(lu)棒(bang)性(xing)的(de)完(wan)整(zheng)性(xing)控(kong)製(zhi)器(qi)存(cun)在(zai)的(de)充(chong)分(fen)條(tiao)件(jian)，並(bing)給(gei)出(chu)了(le)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)。他(ta)們(men)還(hai)討(tao)論(lun)了(le)離(li)散(san)線(xian)性(xing)定(ding)常(chang)係(xi)統(tong)的(de)魯(lu)棒(bang)完(wan)整(zheng)性(xing)控(kong)製(zhi)問(wen)題(ti)， 通過求解Riccati方(fang)程(cheng)，分(fen)別(bie)得(de)到(dao)了(le)一(yi)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)失(shi)效(xiao)下(xia)的(de)魯(lu)棒(bang)容(rong)錯(cuo)線(xian)性(xing)調(tiao)節(jie)器(qi)的(de)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)，以(yi)及(ji)執(zhi)行(xing)器(qi)失(shi)效(xiao)下(xia)的(de)魯(lu)棒(bang)容(rong)錯(cuo)線(xian)性(xing)調(tiao)節(jie)器(qi)的(de)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)。他(ta)們(men)進(jin)一(yi)步(bu)探(tan)討(tao)了(le)離(li)散(san)係(xi)統(tong)的(de)D穩定魯棒完整性控製問題。所謂的“D穩定”就是閉環係統的極點都要位於圓形區 內。該文給出了關於傳感器失效故障的存在D穩wen定ding魯lu棒bang完wan整zheng性xing控kong製zhi的de充chong分fen條tiao件jian，以yi及ji控kong製zhi律lv的de求qiu解jie方fang法fa。上shang述shu新xin穎ying結jie果guo具ju有you係xi統tong性xing，對dui魯lu棒bang被bei動dong容rong錯cuo控kong製zhi作zuo出chu了le重zhong要yao貢gong獻xian。尚shang待dai進jin行xing的de工gong作zuo是shi，對dui高gao維wei係xi統tong，上shang述shu文wen章zhang所suo給gei出chu的de設she計ji方fang法fa有you待dai改gai進jin，以yi提ti高gao設she計ji效xiao率lv。

4  非線性係統的集成故障診斷與容錯控製

   由上麵的分析得知，被動容錯控製均不采用FDD技術，因此也就不能提供係統的故障信息。另外，在發生故障後，與係統正常運行時相比，被動容錯控製係統的性能(至少是動態性能)會有所下降。另外，經典的被動容錯控製討論的對象都是線性係統。

   為了克服上述缺陷，文[10]將FDD技術與被動容錯控製相結合，提出了一種關於非線性係統傳感器故障的集成故障診斷與容錯控製方法。此方法的優點是：

   ① 可處理多種傳感器故障，包括，斷路，增益衰減，加性與乘性偏差等，因此克服了傳統的完整性控製問題隻能處理失效故障的缺陷；

   ② 在發生故障時，閉環係統的性能指標幾乎不受影響；

   ③ 適用於一大類(帶隨機噪聲的)非線性係統；

   ④ 不管對低維還是高維係統，設計方法都同樣簡單。

5  容錯控製理論的應用成果

   盡管容錯控製理論不象FDD技術那樣已經在眾多的領域取得了大量應用成果，但仍然取得了一些應用成果。一些重要的應用成果由表1列出。

   表1表(biao)明(ming)容(rong)錯(cuo)控(kong)製(zhi)取(qu)得(de)應(ying)用(yong)成(cheng)果(guo)最(zui)多(duo)的(de)對(dui)象(xiang)是(shi)飛(fei)機(ji)，主(zhu)動(dong)容(rong)錯(cuo)控(kong)製(zhi)的(de)應(ying)用(yong)成(cheng)果(guo)要(yao)遠(yuan)遠(yuan)多(duo)於(yu)被(bei)動(dong)容(rong)錯(cuo)控(kong)製(zhi)所(suo)取(qu)得(de)的(de)成(cheng)果(guo)，其(qi)中(zhong)，控(kong)製(zhi)律(lv)重(zhong)構(gou)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)應(ying)用(yong)得(de)最(zui)多(duo)。這(zhe)些(xie)應(ying)用(yong)成(cheng)果(guo)的(de)分(fen)布(bu)情(qing)況(kuang)也(ye)從(cong)一(yi)個(ge)側(ce)麵(mian)驗(yan)證(zheng)了(le)Patton 教授的一個著名論斷([2], pp.1050)，即：“離開了FDD單元，容錯控製所能發揮的作用就會非常有限，隻能對一些特殊類型的故障起到容錯的作用”。因此可以肯定，主動容錯控製在總體上要優於被動容錯控製。

表1  容錯控製典型應用實例一覽表

6  結語

   rongcuokongzhizuoweiyimenxinxingdejiaochaxueke，qixuekeyiyijiushiyaojinliangbaozhengdongtaixitongzaifashengguzhangshirengrankeyiwendingyunxing，bingjuyoukeyijieshoudexingnengzhibiao。yinci，rongcuokongzhiweitigaofuzadongtaixitongdekekaoxingkaipileyitiaoxindetujing。youyurenhexitongdoubukebimiandihuifashengguzhang，yinci，rongcuokongzhiyekeyikanchengweishibaozhengxitonganquanyunxingdezuihouyidaofangxian。

   除了第3節介紹的魯棒容錯控製以外，當前容錯控製中的熱點問題還有一些，如：

   (1)  快速FDI方fang法fa的de研yan究jiu。故gu障zhang檢jian測ce與yu分fen離li都dou需xu要yao一yi定ding時shi間jian，造zao成cheng了le一yi定ding的de時shi延yan，這zhe段duan時shi延yan越yue短duan，對dui控kong製zhi律lv的de重zhong構gou設she計ji就jiu越yue有you利li。這zhe段duan時shi延yan有you可ke能neng會hui產chan生sheng非fei常chang嚴yan重zhong的de穩wen定ding性xing問wen題ti，除chu非fei原yuan來lai的de基ji礎chu控kong製zhi器qi本ben身shen就jiu具ju有you很hen高gao的de完wan整zheng性xing和he很hen強qiang的de魯lu棒bang性xing[2]。

   (2)  魯棒故障檢測與魯棒控製的集成設計問題。魯棒故障檢測的目標是：在一定的模型不確定性下，檢測出盡可能小的故障；lubangkongzhidemubiaoshishidekongzhiqiduimoxingbuquedingxingyuweixiaodeguzhangbumingan。yinci，zheliangzhecunzaizhemaodun。ertamendoushilubangrongcuokongzhidejibenwenti。suoyishuo，balubangguzhangjianceyulubangkongzhijinxingtongyisheji，bashangmiandeliangzhongmubiaojinxingzhezhong，yichengweiredianyanjiuketi[6]。

   (3)  控kong製zhi律lv的de在zai線xian重zhong組zu與yu重zhong構gou方fang法fa。做zuo為wei主zhu動dong容rong錯cuo控kong製zhi的de一yi種zhong最zui重zhong要yao的de方fang法fa，控kong製zhi律lv的de在zai線xian重zhong組zu與yu重zhong構gou已yi成cheng為wei當dang前qian容rong錯cuo控kong製zhi領ling域yu的de熱re點dian研yan究jiu方fang向xiang之zhi一yi。隻zhi有you在zai被bei控kong對dui象xiang發fa生sheng變bian動dong時shi，實shi時shi調tiao整zheng控kong製zhi器qi的de結jie構gou與yu參can數shu，才cai有you可ke能neng達da到dao最zui優you的de控kong製zhi效xiao果guo[6]。

   (4)  主動容錯控製中的魯棒性分析與綜合方法。在主動容錯控製中，需要同時做到：

   ① 基礎控製器具有魯棒性，

   ② 故障檢測與診斷算法具有魯棒性，

   ③ 重組或重建的控製律具有魯棒性。這3個方麵的相互作用使得對主動容錯控製的整體魯棒性分析變得非常困難[5,6]。

   除了上述的熱點研究方向以外，容錯控製領域還有一些難點問題，現有的理論結果還非常有限，如：

   1)  非線性係統的容錯控製。這裏的主要難點是：

   a) 對非線性係統缺乏一般性的控製器綜合方法，

   b) 非線性係統的FDD問題還沒有得到完全解決[10]。

   2)  時滯動態係統的容錯控製。非線性時滯係統的容錯控製還沒有任何結果，線性時滯係統容錯控製的結果還非常有限。

   3)  高維，時變多變量係統的完整性控製問題。此問題目前還沒有任何結果，經典的完整性問題研究的對象都是線性定常係統。

   4)  自zi適shi應ying容rong錯cuo控kong製zhi問wen題ti。此ci問wen題ti也ye還hai沒mei有you任ren何he結jie果guo。其qi學xue術shu上shang的de難nan點dian是shi，自zi適shi應ying控kong製zhi係xi統tong是shi本ben質zhi非fei線xian性xing係xi統tong，因yin此ci，自zi適shi應ying容rong錯cuo控kong製zhi屬shu於yu非fei線xian性xing容rong錯cuo控kong製zhi的de範fan疇chou。

   經過20多(duo)年(nian)的(de)發(fa)展(zhan)，容(rong)錯(cuo)控(kong)製(zhi)已(yi)經(jing)取(qu)得(de)了(le)很(hen)大(da)的(de)進(jin)展(zhan)，並(bing)正(zheng)處(chu)於(yu)快(kuai)速(su)發(fa)展(zhan)之(zhi)中(zhong)。但(dan)容(rong)錯(cuo)控(kong)製(zhi)還(hai)遠(yuan)未(wei)成(cheng)熟(shu)，還(hai)沒(mei)有(you)建(jian)立(li)起(qi)完(wan)整(zheng)的(de)理(li)論(lun)體(ti)係(xi)，尤(you)其(qi)在(zai)應(ying)用(yong)方(fang)麵(mian)還(hai)有(you)許(xu)多(duo)問(wen)題(ti)有(you)待(dai)解(jie)決(jue)，還(hai)需(xu)要(yao)大(da)家(jia)繼(ji)續(xu)努(nu)力(li)，可(ke)謂(wei)“任重而道遠”。

參考文獻：

   [1]  Patton R J. Robustness issues in fault tolerant control. Proc. of International Conference on fault Diagnosis, 1993, Toulouse,
France, pp.1081-1117.
   [2]  Patton R J. Fault-tolerant control: the 1997 situation. Proc. of IFAC/IMACs Symposium  on  Fault Detection, Supervision and Safety for Technical Process. 1997, Hull, England,  pp.1033-1055.
   [3]  Frank P M. Fault diagnosis in dynamic systems using analytical and knowledge-based  redundancy-a survey and some new results. Automatica, 1990, 26(3):459-474.
   [4]  Isermann R. Fault diagnosis of machines via parameter estimation and knowledge processing--tutorial paper. Automatica, 1993, 29(4):815-835.
   [5]  周東華，孫優賢．控製係統的故障檢測與診斷技術．1994, 北京：清華大學出版社.
   [6]  周東華, 葉銀忠。現代故障診斷與容錯控製。2000, 北京: 清華大學出版社.
   [7]  周東華，葉昊，王桂增，Ding X. 基於觀測器方法的故障診斷技術若幹重要問題的探討。自動化學報，1998, 24(3):338-344.
   [8]  周東華, 席裕庚, 張鍾俊. 故障檢測與診斷技術. 控製理論與應用,1991, 8(1): 1-10.
   [9]  孫金生，李軍，胡壽鬆．魯棒容錯控製係統設計．控製理論與應用，1994, 11(3):376-380.
   [10]  Zhou D H, Frank PM.  Fault Diagnostics and Fault Tolerant Control. IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems ,1998，34(2):420-427.

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