近空間飛行器非線性容錯控制技術(shù)研究.pdf

1、南京航空航天大學(xué)博士學(xué)位論文近空間飛行器非線性容錯控制技術(shù)研究姓名：許域菲申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：控制理論與控制工程指導(dǎo)教師：姜斌2011-04近空間飛行器非線性容錯控制技術(shù)研究容錯控制器來補(bǔ)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(yīng)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(jìn)行算法驗(yàn)證，結(jié)果表明所設(shè)計的方法不但可以及時地檢測出故障，準(zhǔn)確地

2、估計故障，而且可以達(dá)到較好的容錯控制性能。之后，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)對未知非線性函數(shù)的良好逼近能力，與Backstepping控制思想結(jié)合提出了一種新的魯棒自適應(yīng)容錯控制結(jié)構(gòu)?？紤]設(shè)計Backstepping控制器，在此基礎(chǔ)上利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來逼近未知非線性不確定及故障項(xiàng)，設(shè)計自適應(yīng)調(diào)節(jié)律來獲取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，進(jìn)而可以在Backstepping控制器中補(bǔ)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(yīng)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(jìn)行了嚴(yán)格地證明。上述方案在NSV再入姿態(tài)模型平臺上進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明所設(shè)計的算法不僅可以容忍和補(bǔ)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(bǔ)償策略使得當(dāng)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(jié)構(gòu)控制技術(shù)的容錯跟蹤控制方法。滑模變結(jié)構(gòu)控制器的不連續(xù)性特點(diǎn)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(jié)合NsV再入姿態(tài)模型的特點(diǎn)，研究了基于奇異攝動理論構(gòu)造快、慢回路并分步設(shè)計的策略，針對帶有執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(gòu)造滑模面來設(shè)計魯棒容錯控制器，使得所設(shè)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(yīng)用李亞普諾夫理論證明了誤差系統(tǒng)在所設(shè)計的容錯控制策略作用下的穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明所提方法能抑制不確定，調(diào)節(jié)故障，