航天器姿态跟踪有限时间自适应容错滑模控制

为了使航天器在部分执行器发生失效故障的情况下更好地跟踪期望姿态,本文研究了航天器有限时间自适应容错姿态跟踪控制问题。通过配置冗余的执行器,确保提供足够的控制力矩用以完成姿态跟踪。控制器采用自适应控制、容错控制及有限时间控制,兼顾系统的鲁棒性、可靠性及快速性。数值仿真示例验证了所提出的自适应容错控制器的有效性。     

针对执行器和关联链接失效的一类复杂系统自适应容错控制

针对一类执行器和关联链接失效的复杂系统,提出了一个间接自适应方法解决容错控制问题.利用自适应律在线估计执行器和链接通道上的故障因子,并基于自适应策略的信息,构造一类通过其他子系统状态链接的分布式状态反馈控制器自动补偿故障影响.基于李亚普诺夫稳定性定理,所得到的自适应闭环复杂系统执行器和网络传输过程故障下可以保证渐进稳定.此方法的有效性最终由一个仿真例子验证.     

基于自适应滑模的气量调节系统执行器故障工况下的自愈调控策略

针对往复式压缩机气量调节系统中存在的执行器失效、偏移等问题,提出一种基于滑模变结构容错控制的自适应自愈调控方法。首先,通过推导气量调节系统的热力学公式,得到输出缓冲罐压力与可调负荷之间的非线性状态空间方程;然后,通过引入自适应控制参数在线调节控制器输出,在确保设定值跟踪性能的前提下提高其对外部干扰和执行器故障的鲁棒性;随后基于Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性;最后通过数值仿真验证了所提的自适应滑模控制策略能够有效地对执行器故障工况下的往复式压缩机气量调节系统进行自愈调控,为系统的稳定性和鲁棒性提供保障。     

不确定时滞线性离散系统的鲁棒容错控制

针对含有执行器失效故障的一类线性不确定时滞离散系统,研究了状态反馈鲁棒容错控制问题,其中参数的不确定性是范数有界的．基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法,设计了一种有记忆的状态反馈控制器,使得闭环系统在所有可能的执行器失效故障情况下均是渐近稳定的．给出了该系统对执行器失效具有完整性的一个LMI充分条件,并利用MA...     

一种自适应容错H_∞控制方法

针对有执行器故障的连续时间线性时不变控制系统,结合自适应控制方法和线性矩阵不等式(LMI)技术研究系统的容错H∞控制问题.利用LMI得到一个定常控制增益并同时优化系统干扰抑制性能(H∞性能).在定常控制增益基础上加上自适应控制方程得到完整的状态反馈控制器,使得系统在执行器故障下稳定,并通过李亚普诺夫第二稳定性定理,证明所提出的自适应容错控制系统比定常增益容错控制系统具有更为优越的干扰抑制性能.最后给出一个数值例子来验证该方法的有效性和优越性.     

一类线性串联不确定系统的鲁棒容错控制

研究了具有串联结构的线性不确定系统的鲁棒容错控制问题．针对执行器失效故障，证明了对于两级串联结构的线性系统，可分别设计两个单级状态反馈容错控制器，通过求解两个Riccati不等式，得到整个系统的容错控制器．用该方法设计的闭环系统，在执行器发生故障时具有完整性，而且，对于系统的参数不确定性具有鲁棒性．     

区间快变时延NCS鲁棒Η_∞保性能容错控制

针对存在时延和丢包的网络化控制系统,同时考虑参数不确定性和有限能量外部扰动影响,研究了执行器失效时系统具有H∞保性能的鲁棒容错控制问题.将丢包当作一种特殊时延,考虑综合时延的区间快变特性,采用状态反馈控制策略,通过构造适当的李雅普诺夫泛函,推证出闭环系统对执行器失效故障具有较小保守性的鲁棒H∞保性能容错能力的时滞依赖充分条件,并以求解线性矩阵不等式的方式给出了最优控制器的设计方法.最后以一个仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.     

具有区间快变时延的NCS Η_∞完整性设计

针对存在时延和丢包且综合时延具有区间快变特性的网络化控制系统,研究执行器或传感器发生失效时,系统受有限能量外部扰动影响的H∞容错控制问题.将丢包当作一种特殊时延,考虑综合时延快变性和其变化率上界难以确定性,采用状态反馈控制策略,通过构造适当的Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出闭环系统对执行器或传感器失效故障具有较小保守性的H∞完整性时滞依赖充分条件,并以求解LMIs的方式给出控制器的设计方法.     

一类随机时延网络控制系统的随机容错设计

针对网络化控制系统的传感器失效及执行器失效和网络时延均具有随机性这一现象,将传感器和执行器的故障建模为相互独立的Bernoulli随机序列,时延建模为Markovian,建立了具有Markovian跳变随机时延的网络化控制系统,并研究了该系统存在传感器失效、执行器失效以及二者同时失效的随机容错控制问题。通过构造增广的状态向量,以LMIs的方式给出了系统随机稳定容错控制器的设计方法。     

不确定中立型时滞系统的鲁棒容错控制

研究不确定中立型时滞系统的鲁棒容错控制问题,就执行器失效故障和传感器失效故障两种情况,分别给出失效故障时闭环系统仍能渐近稳定的充分条件及控制器设计方法．     

通信延迟下自适应容错控制及其在航天器编队中的应用

为解决编队系统存在的参数模型变动范围不可预测、执行器部分失效等问题,设计提出了一种自适应鲁棒容错编队控制方法。给出航天器相对位置非线性动力学模型,设计了自适应鲁棒容错控制器,并且分别设计自适应律估计故障大小、质量和外界扰动上界,同时分析了闭环系统的Lyapunov稳定性,给出系统稳定所需要的条件。数值仿真结果表明,提出的控制方法能实现编队跟踪控制的目标,位置跟踪稳态误差小于1.5×10^-3m,速度跟踪稳态误差小于1.8×10^-5m,验证了所提出方法的有效性。     

基于健康因子驱动的风力发电变桨系统自适应容错控制

针对双馈式风电机组存在的故障情况下,通过健康因子函数描述系统健康情况,在此基础上,提出了模型参考自适应的鲁棒容错控制方法。提出的方法可以解决系统同时存在执行器故障、外界干扰和模型不确定性的自适应控制问题。通过李雅普诺夫稳定性定理保证了系统的稳定性和跟踪特性。最后,通过一个双馈风电变桨系统的自适应容错控制证明所提出方法的有效性。     

一类具有执行器故障的马尔科夫跳跃系统容错控制

研究一类转移概率部分已知马尔科夫跳跃线性系统的自适应容错控制问题.所考虑的转移概率情况更具一般性,即转移概率包括完全已知,未知但已知转移概率的上下界和完全未知三种情况.针对执行器失效故障,首先设计自适应故障估计器;而后,基于故障参数的估计值设计鲁棒补偿控制器,保证系统在发生执行器故障时的鲁棒稳定性.在处理未知转移概率时,采用自由权重的方法,以保证所得线性矩阵不等式条件具有更小的保守性.最后,数值仿真算例验证了所提方法的有效性.     

执行器故障参数不可测飞行系统的模型跟踪重构控制

针对具有二阶动态特性的执行器故障的飞控系统,在故障参数不可测、并伴有外界未知扰动和建模误差等不确定因素的情况下,克服已有的大部分模型跟踪重构控制所采用的自适应律都存在的双线性问题,研究一种新的直接自适应重构控制方案.在已有的重构控制器基础上,对状态反馈的形式进行改进,并利用Lyapunov稳定性定理,证明了在自适应重构控制器的作用下,故障后系统的跟踪误差渐近地收敛于零.仿真结果证明,存在不确定因素的飞控系统发生不可测的执行器故障后,本文给出的自适应重构控制器能够很好的对故障系统进行重构,证实了所提出的算法的有效性.     

基于径向基函数神经网络迟滞非线性自适应控制

提出了一种新的动态迟滞非线性模型．将一定数量不同死区宽度的backlash模型并行相加,作为一个动态系统以仿真执行器中的迟滞特性．利用该模型,采用伪控制方法设计了一套具有未知迟滞特性非线性系统的神经网络自适应控制方案,通过自适应算法来调整干扰项的上限．采用Lyapunov稳定性理论进行了严格证明,仿真试验验证了所提方案的有效性．     

基于安全性考虑的五自由度外骨骼式上肢康复机器人自适应控制

针对一类具有特殊安全性要求的五自由度外骨骼上肢康复机器人,研究了一种自适应控制策略。该机器人协助患者的肩、肘、腕关节进行关节运动,以达到上肢运动功能康复的目的,因此,在整个康复训练中如何保证患者安全是机器人控制策略的重点。为确保良好的跟踪性能,所提出的控制策略具有在模型不确定条件下的鲁棒性;为进一步提高系统在大参数变化以及执行器故障时的安全性能,提出了一种在线更新的自适应控制器。该控制器仅需要进行位置测量实现输出信息反馈,而速度和加速度通过观测器估计得到,不需要依靠其他传感器信息。设计了一个参数可调和有界误差的轨迹跟踪实验,仿真结果验证了本控制方案的有效性。     

马氏参数非精确可测得情况下的线性跳跃系统鲁棒自适应控制

讨论了一类不确定混合线性系统在其Markov跳跃参数所处模态非精确可测得情况下的鲁棒自适应控制问题.基于混合系统模式下的LaSalle稳定性定理,对系统不确定部分的未知范数上界给出了一种参数自适应估计方法并设计了相应的鲁棒自适应控制律,实现了不确定混合线性系统以概率1渐近稳定.设计了仅依赖于跳跃参数的非精确测量值的鲁棒控制律.仿真结果验证了该方案的有效性.     

基于滑模观测器的卫星姿态控制系统滑模容错控制

针对卫星姿态控制系统执行机构故障,设计了基于滑模观测器的滑模容错控制律.采用迭代学习算法在线调节观测器滑模项切换增益,设计滑模观测器估计卫星姿态和角速度.在此基础上,将执行机构故障作为系统的未知动态,提出一种对卫星姿态控制系统执行机构故障不敏感的滑模容错控制方法.该方法利用系统输入和状态信息,结合动力学特性实现未知动态估计,以此设计滑模控制律.通过数字仿真验证了该容错控制方法的有效性.