一類MIMO非線性系統(tǒng)的執(zhí)行器故障自適應補償控制.pdf

1、本文針對具有執(zhí)行器故障的多輸入多輸出(multi-input multi-output，MIMO)非線性最小相位系統(tǒng)的容錯控制(Fault Tolerant Control，F(xiàn)TC)問題，分別考慮系統(tǒng)不同執(zhí)行器故障類型、容錯控制系統(tǒng)的動態(tài)性能、非線性系統(tǒng)的不確定性和執(zhí)行器分組等方面的因素，利用反饋線性化、反演控制、自適應控制、神經(jīng)網(wǎng)絡以及多模切換等方法，提出了一套自適應補償控制方案。結合某型飛機，開發(fā)了飛行控制仿真平臺，利用該平臺對所提

2、自適應補償控制方法進行了仿真驗證。
　　首先，對于一類具有多重執(zhí)行器故障的MIMO非線性最小相位系統(tǒng)設計了自適應補償控制方案?？紤]系統(tǒng)的執(zhí)行器卡死和部分失效故障，在微分幾何反饋線性化的基礎上，設計了基于PPB(prescribed performance bound)方法和反演控制的自適應補償跟蹤控制律。設計的控制律能夠保證系統(tǒng)在執(zhí)行器故障時閉環(huán)穩(wěn)定，漸近跟蹤給定的參考信號，而且具有確定的動態(tài)性能。
　　在此基礎上，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)絡對系統(tǒng)不確定性進行估計的基礎上，利用PPB控制和反演控制設計方法設計自適應補償控制律。在設計的自適應補償律控制下，閉環(huán)系統(tǒng)能夠在故障發(fā)生時仍然保持穩(wěn)定。
　　然后，在MIMO非線性系統(tǒng)的執(zhí)行器故障容錯控制問題中，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系。為了擴大系統(tǒng)可處理的執(zhí)行器故障集合，針對一類具有執(zhí)行器故障的MIMO

4、非線性最小相位系統(tǒng)，提出了基于多模型切換(MMST)的執(zhí)行器分組的自適應補償控制方法，設計了基于PPB控制方法和反演控制的自適應補償跟蹤控制律。所設計的控制律能夠保證系統(tǒng)在執(zhí)行器故障時閉環(huán)穩(wěn)定，漸近跟蹤給定的參考信號，而且提出的分組方法擴大了可補償?shù)膱?zhí)行器故障集合。
　　在前面研究基礎上，將MMST分組方法的應用對象擴張為具有不確定性的MIMO非線性系統(tǒng)，由于系統(tǒng)的不確定性會對辨識模型的跟蹤增加難度，所以在設計辨識模型庫時采用神經(jīng)

5、網(wǎng)絡估計不確定性以消除影響。并設計了基于PPB控制方法和反演控制的自適應補償跟蹤控制律。所設計的控制律能夠保證系統(tǒng)在執(zhí)行器故障時閉環(huán)穩(wěn)定，漸近跟蹤給定的參考信號。本文中所設計的控制律均結合某型飛機進行了飛行控制仿真，仿真結果表明所提方法的有效性。
　　最后，本文開發(fā)了飛行控制仿真平臺。利用VC(Microsoft Visual C++)設計仿真平臺的控制界面，利用MATLAB實現(xiàn)飛行控制模型的后臺計算和運行功能，應用網(wǎng)絡編程等技術