未知时变惯量航天器自适应姿态跟踪容错控制

针对存在未知时变惯量不确定性、执行机构衰退故障和外部干扰力矩的非刚体航天器系统,研究了航天器自适应姿态跟踪容错控制问题,结合非线性鲁棒控制方法、自适应方法、容错控制理论和参数估计方法,提出了一种鲁棒自适应姿态跟踪容错控制器。所设计的控制器克服了执行器故障、惯量不确定性以及外界干扰对系统稳定性的影响,保证了航天器姿态及角速度能够跟踪上时变的期望状态,实现了跟踪误差系统最终一致有界稳定。最后通过数字仿真验证了所提方法的有效性,并且与已有方法进行了对比,说明了所提方法的优越性。     

航天器智能自适应控制方法探讨

针对现代航天器对控制任务的需求特点，本文基于航天器对象特征模型知识描述，提出了具有多层结构的智能自适应控制系统概念。作为本方法的原理，分别给出了关于一类高阶对象的低阶时变等效模型的定理及其推论，以及广义补偿基本定理及其理论，然后介绍智能自适应控制器三个层次的基本设计要点。最后对带有太阳帆板展开的航天器姿态控制进行了仿真研究，结果初步表明本智能自适应控制方法的有效性。     

一类挠性航天器的变结构控制

本文研究在控制器能量受限条件下，一类挠性航天器的姿态控制问题。考虑刚笥主体上带有挠性梁的航天器，并假定系统在一平面内作旋转运动。本文针对航天控制工程中执行机构的工作模式，基于系统的地 维模型，设计了简单易行的变结构控制方案，并证明了相应的闭环系统的渐近稳定性。     

航天器执行机构部分失效故障的鲁棒容错控制

针对航天器在轨运行时受到外部干扰以及存在执行机构部分失效故障的问题,提出一种基于白适应滑模控制的鲁棒容错控制方法．该方法利用自适应算法估计执行机构故障的最小值,并通过设计滑模变结构控制器来实现对故障的容错控制以及对干扰的抑制控制,无需精确获得执行机构故障值,从而使得设计的控制器对于故障具有一定的鲁棒性．仿真结果表明了该...     

机器人变结构自适应控制的研究

本文提出了一种新的机器人变结构自适应轨迹跟踪控制，根据滑模存在条件，独立地推导出了一种实时预测滑模参数Ｃ的递推算法，克服了机器人变结构控制中滑模参数选择的盲目性。同时，为了更有效地削弱抖振现象，本文提出了一种新的变边界层厚度的饱和函数方法。本文的控制方案既保证了系统的强鲁棒性，又能实现高精度的快速跟踪控制。以三自由度烟叶搬运机器人为对象的仿真实验结果，表明了本文所采取的控制方法的有效性和可行性。     

随机多变量系统的自适应容错控制

为保证控制系统在正常和故障状态下都能可靠安全地运行,本文将自适应控制方法和容错技术结合,提出了一种适于随机多变量系统的新型自适应容错控制器.该控制器不仅适于开环不稳定的非最小相位系统,而且当执行机构卡死或失效时仍能稳定工作,仿真结果验证了本文算法的有效性.     

航天器自适应快速非奇异终端滑模容错控制

针对存在外部干扰、转动惯量矩阵不确定以及执行器故障的航天器姿态跟踪控制问题,本文提出了基于自适应快速非奇异终端滑模的有限时间收敛故障容错控制方案.通过引入能够避免奇异点,且具有有限时间收敛特性的快速非奇异终端滑模面,设计了满足多约束条件有限时间收敛的姿态跟踪容错控制律,利用参数自适应方法使控制器不依赖转动惯量和外部干扰的上界信息.Lyapunov稳定性分析表明:在存在外部干扰、转动惯量矩阵不确定以及执行器故障等约束条件下,本文设计的控制律能够保证闭环系统的快速收敛性,而且对执行器故障具有良好的容错性能.数值仿真校验了该控制律在姿态跟踪控制中的优良性能.     

自适应容错控制的发展与展望

自适应容错控制出现了一些新进展及其代表性工作.首先,给出自适应容错控制的内涵;然后,将其分为四大类:基于故障参数估计的自适应容错控制,基于近似模型的自适应容错控制,基于多模切换与校正的自适应容错控制和直接自适应容错控制,重点论述了模型参考自适应容错控制;最后,提出了一些具有挑战性的问题.     

不确定性大系统的分散变结构自适应控制

提出一种适用于存在变化的子系统关联、系统参数摄动和外界干扰的不确定性线性大系统的分散变结构自适应控制方法。在控制律中引入一种对系统不确定扰动与关联的界的简单自适应算法，增强了控制系统对不可知系统不确定扰动的鲁棒性。所提出的控制方法具有较强的工程实用性。     

基于变结构模型参考自适应的双绕组永磁容错电机转子位置估计算法

双绕组永磁容错电机综合考虑了单电机和双余度容错控制系统的优缺点,适用性更强.根据双绕组三相永磁容错电机的基本结构和数学模型,讨论电机在无故障和绕组开路及短路故障情况下不同的容错控制策略.在进行转子位置估计时,将传统的滑模变结构(SMO)控制与模型参考自适应(MRAS)控制相结合,同时采用双正切函数代替符号函数以降低滑模抖动现象,准确地估算出电机在正常和故障情况下的转子位置信息.     

基于预测控制的时滞多机器人编队脉冲控制

针对多机器人编队控制的时滞问题, 提出一种基于预测控制的脉冲控制方法. 首先, 利用一致性思想将多机器人编队控制转换为系统稳定性问题; 然后构建预测模型, 采用脉冲控制协议, 利用Schur 稳定性定理推导实现多机器人编队控制的充分条件; 最后, 在数值仿真中随机设置一种包含生成树的通信拓扑关系, 并比较了不同采样时间间隔下时滞系统的控制效果. 仿真结果验证了所提出方法的有效性.

     

存在飞轮安装偏差与故障的卫星姿态容错控制

基于滑模控制理论提出一种刚体卫星姿态稳定控制方法,实现对反作用飞轮部分失效故障的容错控制,以及对其安装偏差的补偿控制,并从理论上证明了所设计的控制器在有限时间内能够实现对闭环姿态控制系统的几乎全局渐近稳定控制.最后将所设计的控制器应用于某型卫星姿态稳定任务,仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

不确定移动机器人编队间接自适应模糊动力学控制

研究不确定非完整移动机器人Leader/Follower编队动力学控制问题,对Follower提出了自适应队形跟踪控制方法.首先,基于队形方程设计了运动学队形跟踪控制器,使用Backstepping技术扩展出队形跟踪误差动力学方程;然后,利用自适应模糊系统逼近其不确定项,构造了间接自适应模糊动力学队形跟踪控制器;最后,证明了队形跟踪误差可收敛到原点的小邻域内.仿真结果验证了所提出控制策略的有效性.     

基于坐标变换的径向主动磁悬浮轴承容错控制

针对安装3个位移传感器的六极径向主动磁轴承,研究了基于坐标变换的位移传感器容错控制算法;在电流分配矩阵重构法的基础上,提出了基于坐标变换的执行器容错控制算法;并将这两种算法结合,提出了基于坐标变换的位移传感器和执行器容错控制算法;最后,在一个两自由度径向主动磁轴承实验台上对该容错控制算法进行了实验研究.实验结果表明,采用新容错控制算法可以最多在1个传感器故障和3个励磁线圈同时故障的情况下实现转子的稳定悬浮.     

不确定非线性多智能体系统的分布式模糊自适应镇定控制

针对一类具有未知非线性和未知参数摄动的非线性多智能体系统, 提出一种分布式模糊自适应镇定控制方法. 基于邻接智能体信息和部分智能体的自身信息, 分别设计静态耦合和动态耦合的分布式模糊自适应控制律. 基于Lyapunov 稳定性理论, 证明了所提出的控制器能使得系统状态最终稳定于原点的邻域内. 仿真实例验证了所提出方法的有效性.

     

超混沌Bao系统线性状态反馈控制及自适应控制

研究超混沌Bao 系统的控制问题. 首先, 给出超混沌Bao 系统的Lyapunov 指数图, 用以验证系统存在超混沌现象; 然后, 将线性反馈控制方法和自适应反推控制方法应用于超混沌Bao 系统, 并设计了将系统混沌状态稳定到平衡点的混沌控制器; 最后, 通过数值仿真验证了所设计的控制器的有效性.

     

Fault tolerant control for networked control systems with packet loss and time delay

In this paper, a fault tolerant control with the consideration of actuator fault for a networked control system (NCS) with packet loss is addressed. The NCS with data packet loss can be described as a switched system model. Packet loss dependent Lyapunov function is used and a fault tolerant controller is proposed respectively for arbitrary packet loss process and Markovian packet loss process. Considering a controlled plant with external energy-bounded disturbance, a robust H _∞ fault tolerant controller is designed for the NCS. These results are also expanded to the NCS with packet loss and networked-induced delay. Numerical examples are given to illustrate the effectiveness of the proposed design method.     

可重构模块机器人分散容错控制

针对可重构模块机器人的执行器故障,提出一种基于自适应模糊系统的分散被动容错控制方法.该方法不需要机器人动力学模型与模块之间的信息交换,模块控制器分别采用间接和直接自适应方法设计,自适应参数的更新律基于Lyapunov稳定性理论设计,保证了系统的稳定性和H∞跟踪性能.数值仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

四相永磁容错电机短路故障容错策略

四相永磁容错电机采用被容错齿隔开的集中式绕组结构,本质上具有一定的容错能力和故障出现后连续运行的能力.针对H桥和星形这两种驱动拓扑结构,在发生单相绕组出线端部短路时,以容错控制后的转矩满足正常需求为目标,分别采用直接转矩补偿方法和旋转磁动势不变方法进行容错控制;对两种容错控制策略进行了推导和对比分析,并对相关结果进行了磁-路联合仿真计算,验证了理论分析的正确性.     

基于变伸缩域模糊系统的直接自适应控制

提出一种基于变伸缩域模糊逼近器的直接自适应控制策略. 通过在线更新广义模糊基函数的变伸缩因子, 实现模糊系统论域及其模糊划分的自适应调整, 从而能够以精简的模糊规则实现理想的逼近效果. 此外, 通过设计积分型逼近误差补偿, 避免了鲁棒补偿中的高频控制输入. 仿真研究和比较分析验证了所提出的控制方法的有效性和优越性.