故障模式下的不确定系统的控制方法研究及应用

发布时间：2022-01-03 21:19

　　目前,随着飞行器任务的多样化、运行环境复杂化,对控制系统的安全性、可靠性及可维护性要求越来越高。故障是由于系统中部分器件功能失效而导致整个系统功能恶化的事件;同时复杂工作环境、外界未知干扰、模型误差、元器件参数变化而带来的不确定性对系统性能产生影响。对于需要高可靠性的系统,如飞机、高超声速飞行器等,需要控制系统在发生故障和各种不确定性的情况下,能够对不确定性具有鲁棒自适应能力和自动补偿故障的影响以维持系统的稳定性和尽可能的恢复系统故障前的性能。因此,开展典型故障模式下的不确定性系统的控制方法研究及其在飞行器的应用,是解决这个问题的关键。虽然当前有很多在航空航天领域的容错控制技术研究,但是关于飞行器故障模式下的不确定系统的控制方法设计难度大,不够成熟,仍然面临着许多挑战。本文从基于模型的故障估计和主动容错控制入手,深入研究了基于自适应滑模观测器技术的鲁棒不确定性/故障估计方法,系统的研究了不确定系统的故障估计与自适应容错控制一体化设计方法,并将研究成果应用于无人机姿态估计和飞机容错控制等。论文的主要研究内容和创新性工作有:第一,针对有传感器故障的系统,提出了一种光滑的滑模观测器可实现光滑... 

【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：162 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

飞机事故统计表飞行器容错技术的发展起源于对这些飞行事故和相应容错飞行控制策略进行深入

这里考虑飞行器的结构、环境、扰动等因素，飞行器的不确定性以及其分类策略在图1-5中给出。各不确定性各有特点又相互耦合共存，为系统的控制器控制设计和闭环性能分析带来了许多本质困难。因此，如何基于可用信息有效地补偿／捕获系统的不确定性，是实现不确定系统稳定控制的关键，也势必影响到系统的高性能运行。针对这一问题而发展起来的不确定控制方法出现了一系列较为成熟的理论成果。经典控制理论可以得到直观的时域和频域性能指标。但是它对系统不确定性的处理非常粗暴，通过近似将不确定系统转化为线性定常系统，控制系统的设计在试凑和校验过程中完成，其控制效果存在着动态特性和鲁棒性的矛盾[16, 17]。经典的设计方法对于很多复5

图1-8主动容错控制算法分类图表1-2重构控制方法比较方法 鲁棒 自适应 约束失效 故障模型 系统类型执行机构 结构FDI假设 线性 非线性MMST IMM CA EA PIM MRAC MPC SMC 注注解解 1.1 失效：控制方法可以处理的失效类型；故障模型：FDI表示控制策略中的故障模型信息来


本文编号：3566997