基于自適應多設(shè)計融合的執(zhí)行器故障補償技術(shù)及其應用.pdf

1、執(zhí)行器故障將導致被控系統(tǒng)性能的損失，嚴重的執(zhí)行器故障會造成系統(tǒng)性能的逐漸惡化，甚至破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，設(shè)計一種能夠有效處理此類執(zhí)行器故障的控制方法是十分必要的。因此，對于執(zhí)行器故障補償技術(shù)的研究具有重要的理論和實際意義。
　　在實際系統(tǒng)中，執(zhí)行器故障本質(zhì)上是不確定的。通常情況下，系統(tǒng)運行過程中無法事先得知哪些執(zhí)行器會發(fā)生故障，且故障發(fā)生的時間、故障類型、故障值的大小，以及故障參數(shù)都是不確定的。此外，執(zhí)行

2、器故障會導致被控系統(tǒng)變?yōu)榍夫?qū)動系統(tǒng)，在該情況下，故障補償控制設(shè)計變得更加困難和復雜。
　　本文針對具有未知系統(tǒng)參數(shù)和執(zhí)行器故障的非線性系統(tǒng)，提出了新的自適應執(zhí)行器故障補償設(shè)計方法。該方法能夠在不需要知道執(zhí)行器故障發(fā)生時間和故障參數(shù)等具體信息的條件下，有效補償不確定執(zhí)行器故障對系統(tǒng)性能造成的影響，同時保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和漸近跟蹤性能。論文的貢獻之處在于發(fā)展了新的自適應非線性故障補償控制算法，擴展了自適應非線性控制理論體系，為故障補

3、償控制系統(tǒng)的設(shè)計和算法應用奠定了理論基礎(chǔ)。
　　本文研究了如下幾類非線性系統(tǒng)的自適應執(zhí)行器故障補償問題，并取得了系統(tǒng)性的研究成果，包括：
　　(1)針對含有不確定執(zhí)行器故障的多變量參數(shù)嚴格反饋系統(tǒng)，研究其輸出跟蹤控制問題，設(shè)計基于反演控制的自適應故障補償控制方法。
　　(2)針對多輸入多輸出可反饋線性化的非線性系統(tǒng)，研究其故障情況下的輸出跟蹤控制問題，基于反饋線性化設(shè)計了自適應執(zhí)行器故障控制策略。
　　(3)分別

4、針對系統(tǒng)參數(shù)已知和未知情況下的剛體系統(tǒng)，建立能夠有效處理不確定執(zhí)行器故障的多控制器融合的故障補償技術(shù)，并分析所設(shè)計的控制器關(guān)于未建模動態(tài)的魯棒性。
　　(4)研究了欠驅(qū)動系統(tǒng)的故障補償控制問題。與傳統(tǒng)的欠驅(qū)動系統(tǒng)的控制設(shè)計所不同，本文針對故障信息未知的欠驅(qū)動系統(tǒng)，提出一種基于多模型切換的自適應容錯控制方法，其能夠有效解決欠驅(qū)動系統(tǒng)執(zhí)行器故障不確定的問題，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定。
　　針對每一種可補償?shù)膱?zhí)行器故障模式，通過求解驅(qū)動方

5、程得到參數(shù)化的控制器結(jié)構(gòu)；依據(jù)定義的故障指示函數(shù)將各故障情況下設(shè)計的獨立控制器融合成一個能夠解決所有故障情況的綜合控制器。為處理對象參數(shù)和執(zhí)行器故障的不確定性，構(gòu)造了誤差動態(tài)方程，并基于該誤差方程設(shè)計了相應的自適應律從而對未知控制器參數(shù)進行在線更新。理論分析表明：本文所設(shè)計的自適應執(zhí)行器故障補償策略能夠在不需要任何故障檢測和診斷單元的情況下，有效地處理執(zhí)行器故障的不確定性，同時保證了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和漸近跟蹤性能。
　　為驗證所提