一類(lèi)MIMO非線(xiàn)性系統(tǒng)的執(zhí)行器故障自適應(yīng)補(bǔ)償控制.pdf

1、本文針對(duì)具有執(zhí)行器故障的多輸入多輸出(multi-input multi-output，MIMO)非線(xiàn)性最小相位系統(tǒng)的容錯(cuò)控制(Fault Tolerant Control，F(xiàn)TC)問(wèn)題，分別考慮系統(tǒng)不同執(zhí)行器故障類(lèi)型、容錯(cuò)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、非線(xiàn)性系統(tǒng)的不確定性和執(zhí)行器分組等方面的因素，利用反饋線(xiàn)性化、反演控制、自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及多模切換等方法，提出了一套自適應(yīng)補(bǔ)償控制方案。結(jié)合某型飛機(jī)，開(kāi)發(fā)了飛行控制仿真平臺(tái)，利用該平臺(tái)對(duì)所提

2、自適應(yīng)補(bǔ)償控制方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　首先，對(duì)于一類(lèi)具有多重執(zhí)行器故障的MIMO非線(xiàn)性最小相位系統(tǒng)設(shè)計(jì)了自適應(yīng)補(bǔ)償控制方案?？紤]系統(tǒng)的執(zhí)行器卡死和部分失效故障，在微分幾何反饋線(xiàn)性化的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于PPB(prescribed performance bound)方法和反演控制的自適應(yīng)補(bǔ)償跟蹤控制律。設(shè)計(jì)的控制律能夠保證系統(tǒng)在執(zhí)行器故障時(shí)閉環(huán)穩(wěn)定，漸近跟蹤給定的參考信號(hào)，而且具有確定的動(dòng)態(tài)性能。
　　在此基礎(chǔ)上，考慮具有

3、不確定性，在利用徑向基函數(shù)(Radial Basis Function，RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)不確定性進(jìn)行估計(jì)的基礎(chǔ)上，利用PPB控制和反演控制設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)自適應(yīng)補(bǔ)償控制律。在設(shè)計(jì)的自適應(yīng)補(bǔ)償律控制下，閉環(huán)系統(tǒng)能夠在故障發(fā)生時(shí)仍然保持穩(wěn)定。
　　然后，在MIMO非線(xiàn)性系統(tǒng)的執(zhí)行器故障容錯(cuò)控制問(wèn)題中，控制器能夠處理的執(zhí)行器故障集合的大小與執(zhí)行器分組方法具有很大關(guān)系。為了擴(kuò)大系統(tǒng)可處理的執(zhí)行器故障集合，針對(duì)一類(lèi)具有執(zhí)行器故障的MIMO

4、非線(xiàn)性最小相位系統(tǒng)，提出了基于多模型切換(MMST)的執(zhí)行器分組的自適應(yīng)補(bǔ)償控制方法，設(shè)計(jì)了基于PPB控制方法和反演控制的自適應(yīng)補(bǔ)償跟蹤控制律。所設(shè)計(jì)的控制律能夠保證系統(tǒng)在執(zhí)行器故障時(shí)閉環(huán)穩(wěn)定，漸近跟蹤給定的參考信號(hào)，而且提出的分組方法擴(kuò)大了可補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行器故障集合。
　　在前面研究基礎(chǔ)上，將MMST分組方法的應(yīng)用對(duì)象擴(kuò)張為具有不確定性的MIMO非線(xiàn)性系統(tǒng)，由于系統(tǒng)的不確定性會(huì)對(duì)辨識(shí)模型的跟蹤增加難度，所以在設(shè)計(jì)辨識(shí)模型庫(kù)時(shí)采用神經(jīng)

5、網(wǎng)絡(luò)估計(jì)不確定性以消除影響。并設(shè)計(jì)了基于PPB控制方法和反演控制的自適應(yīng)補(bǔ)償跟蹤控制律。所設(shè)計(jì)的控制律能夠保證系統(tǒng)在執(zhí)行器故障時(shí)閉環(huán)穩(wěn)定，漸近跟蹤給定的參考信號(hào)。本文中所設(shè)計(jì)的控制律均結(jié)合某型飛機(jī)進(jìn)行了飛行控制仿真，仿真結(jié)果表明所提方法的有效性。
　　最后，本文開(kāi)發(fā)了飛行控制仿真平臺(tái)。利用VC(Microsoft Visual C++)設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)的控制界面，利用MATLAB實(shí)現(xiàn)飛行控制模型的后臺(tái)計(jì)算和運(yùn)行功能，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編程等技術(shù)