近空間飛行器非線性容錯控制技術研究.pdf

1、南京航空航天大學博士學位論文近空間飛行器非線性容錯控制技術研究姓名：許域菲申請學位級別：博士專業(yè)：控制理論與控制工程指導教師：姜斌2011-04近空間飛行器非線性容錯控制技術研究容錯控制器來補償執(zhí)行器故障對系統(tǒng)性能的影響。AFD0的增益矩陣通過求解線性矩陣不等式得到，故障估計參數(shù)采用自適應律調(diào)節(jié)，基于Lyapunov理論證明了誤差系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后，在NSV縱向模型平臺上進行算法驗證，結果表明所設計的方法不但可以及時地檢測出故障，準確地

2、估計故障，而且可以達到較好的容錯控制性能。之后，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(NN)對未知非線性函數(shù)的良好逼近能力，與Backstepping控制思想結合提出了一種新的魯棒自適應容錯控制結構?？紤]設計Backstepping控制器，在此基礎上利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡來逼近未知非線性不確定及故障項，設計自適應調(diào)節(jié)律來獲取神經(jīng)網(wǎng)絡的參數(shù)，進而可以在Backstepping控制器中補償不確定及故障的影響，改善系統(tǒng)性能?；贚yapunov理論對自適應調(diào)節(jié)律作用下的

3、閉環(huán)系統(tǒng)所有誤差信號的最終有界性進行了嚴格地證明。上述方案在NSV再入姿態(tài)模型平臺上進行了仿真驗證，結果表明所設計的算法不僅可以容忍和補償故障，而且對系統(tǒng)不確定性具有魯棒性，具有非常優(yōu)異的控制性能。NN逼近和補償策略使得當前Backstepping方法獲得了很大的發(fā)展，同時該方法具有廣泛的適用性。最后，提出了一種基于滑模變結構控制技術的容錯跟蹤控制方法。滑模變結構控制器的不連續(xù)性特點使其能夠克服被控系統(tǒng)的不確定性，對非線性系統(tǒng)的控制具有

4、良好的控制效果。本文結合NsV再入姿態(tài)模型的特點，研究了基于奇異攝動理論構造快、慢回路并分步設計的策略，針對帶有執(zhí)行機構故障的快變量回路和帶有不確定干擾的慢變量回路，分別構造滑模面來設計魯棒容錯控制器，使得所設計的全局控制器不但能漸近調(diào)節(jié)系統(tǒng)執(zhí)行器故障所造成的影響，而且具有對不確定性干擾因素的不變性，即具有容錯性能和魯棒性，應用李亞普諾夫理論證明了誤差系統(tǒng)在所設計的容錯控制策略作用下的穩(wěn)定性。仿真結果表明所提方法能抑制不確定，調(diào)節(jié)故障，