高速摆式列车机电式倾摆机构的容错控制

提出倾摆机构控制系统的主动容错控制和容错控制的构成图。用硬件冗余技术作为控制器的容错控制;利用状态反馈控制器重构方法推导出系统故障时控制律的重构;得到系统传感器故障时控制反馈增益的重构公式。介绍执行器故障的时的容错控制方法。     

基于Backstepping非线性输出时滞系统的模糊自适应容错控制

针对一类SISO带有执行器故障的状态可测的非线性输出时滞系统,提出了一种模糊自适应Backstepping容错控制方法。所提出的控制方法可以解决对执行器卡死故障和执行器失效的问题。设计中,对时滞项进行有界处理,从而消除时滞的影响。采用模糊逻辑系统逼近未知函数,并结合Backstepping设计原理,给出了模糊自适应容错控制器和参数的自适应律。基于Lyapunov函数方法证明了闭环系统是半全局一致终结有界的,跟踪误差收敛到原点的一个小的邻域内。仿真结果进一步验证了所提方法的有效性。     

基于容错观测器的容错控制系统集成设计

针对一类传感器故障的线性控制系统,设计出一个能在故障情况下正确估计出系统真实状态的容错观测器,并在此基础上实现对传感器故障的容错控制。结合某水下自主航行器（AUV）航向控制系统传感器故障的仿真结果验证了所提方案的有效性。     

飞行器控制系统的自适应容错控制

建立了某型号导弹在纵向平面内的闭环控制系统模型,通过设计PID控制器参数,使该闭环系统具有一定的容错能力.然后,在被控系统中加入自适应模块,当执行器出现故障时,被控系统的容错能力得到很好的改善.同时,为降低加入自适应控制后系统的复杂性.利用了实际系统与理论模型之间的输出残差来判断系统是否出现故障:当残差小于一定的阈值时,单纯采用PID控制;否则加入自适应控制.仿真结果证明了加入自适应控制的有效性.     

基于新稳定条件的非线性系统的容错控制

研究了非线性系统中部分执行器可能失效的T—S模糊系统的容错控制问题。基于新的稳定性条件,采用线性矩阵不等式的方法,得出了系统在执行器故障时控制器存在的充分条件。在此条件下所设计的控制器,不仅使闭环系统渐近稳定而且具有适当的性能指标。仿真结果表明了该方法的有效性。     

一类不确定非线性系统的模糊自适应容错控制

针对一类不确定非线性系统提出了间接模糊自适应容错控制器的设计方法。利用模糊逻辑系统来逼近未知函数包括故障项,用滑模控制补偿模糊逼近误差,通过改变控制器结构来补偿执行器故障所带来的影响,同时基于Lyapunov方法进行了稳定性分析。通过仿真验证该方法的有效性。     

一类非线性不确定系统未知执行器故障的自适应控制

在系统运行过程中,执行器不可避免的会卡死,然而由于故障发生的时间及卡死值均未知,因此如何设计控制器在执行器卡死的状态下保持系统稳定变得非常困难.本文针对一类非线性不确定系统,通过将执行器卡死所带来的不确定性看成系统的有界扰动,提出一种新的控制方案,设计自适应控制器保持系统稳定的同时实现对参考信号的跟踪.与现有结果相比该控制器结构简单,设计方便.仿真结果进一步验证了自适应控制器的有效性.     

一类非线性系统基于观测器的自适应容错控制

研究了一类不确定非线性系统的自适应容错控制问题。在系统的非线性函数、外界扰动、建模不确定性以及未知故障输入的上界均未知的情况下,通过构造Lyapunov函数,基于鲁棒自适应观测器设计了新的自适应容错控制器,使得闭环系统渐近稳定。最后,通过仿真算例说明了本文方法的有效性和优越性。     

执行器故障与饱和受限的航天器滑模容错控制

针对航天器姿态控制过程中同时存在执行器故障、安装偏差与控制受限的多约束问题,提出一种基于积分滑模面的自适应鲁棒姿态容错控制方法,所设计的控制器在满足执行器控制能力的饱和受限约束的条件下确保系统稳定;同时,通过引入控制参数在线自适应学习策略以提高对干扰、安装偏差以及故障变化的鲁棒性,进而减小对这些信息的依赖能力,并基于Lyapunov方法分析了系统稳定性.通过数值仿真结果表明,提出的自适应积分滑模容错控制算法能有效的保证执行器故障时航天器姿态控制系统的稳定性,并具有较强的鲁棒性.     

X尾翼无人机的故障诊断和容错控制方法

作动器是无人机的关键执行机构,针对作动器卡死、增益损失、偏差等故障问题,采用检测滤波器和卡尔曼滤波相结合的方法进行故障检测和故障参数估计:使用检测滤波器输出带有作动器故障信息的残差向量,并利用阈值检测和残差方向特性检测和隔离故障;在得到故障警报后使用卡尔曼滤波方法对故障参数进行在线估计,得出故障的具体性质和程度;针对不同的故障形式,采用控制命令补偿或重构的方法进行容错控制。 基于X型尾翼无人机的转弯速率模型进行仿真试验,结果验证该方法有效可行,能够实现较快的故障诊断,容错策略可以较好的恢复系统性能。     

Lur''''e系统的H∞容错控制研究

针对一类不确定Lur'e系统,设计了可靠H∞控制器.通过用凸多面体不确定性描述控制表面故障,建立了一种包含执行器故障与传感器故障的故障模型,得出基于线性矩阵不等式(LMI)的可靠H∞控制存在的充分条件,并提出了可靠H∞控制器的设计方法,通过求解LMI实现反馈控制器的设计.理论分析表明,该控制器保证了当所有控制元件运转正常或者部分控制元件出现故障时闭环系统具有渐近稳定性和可靠H∞性能.数值仿真例子验证了该控制器理论上的可行性.     

基于增广P型学习观测器的航天器故障重构和自适应容错控制

针对航天器姿态控制系统常见的传感器故障问题,基于增广P型学习观测器技术研究了故障重构问题,并对故障系统进行了容错控制器的设计.首先,考虑同时存在传感器故障和未知干扰输入的航天器姿控系统状态空间模型,将故障等效考虑成与前一时刻故障估计值和当前时刻输出误差有关的两项,借助Lyapunov定理设计观测器,并采用LMI方法给出...     

基于降维观测器状态反馈系统的鲁棒容错控制

对具有不确定参数的连续控制系统,针对传感器失效,研究了鲁棒容错控制器的设计问题.采用Luenberger降维观测器实现系统状态的估计,解决系统状态不易直接测得的问题.在此基础上给出了既保证闭环系统鲁棒稳定,又保证系统具有完整性的鲁棒容错控制器的设计方法.数值算例表明了文中提出的控制器设计方法的有效性.     

可重复使用运载器预测制导与鲁棒容错控制

为实现可重复使用运载器(Reusable launch vehicle,RLV)的再入段准确制导与鲁棒容错控制,提出了一种基于改进预测校正制导律和鲁棒容错姿态控制联合的方法.首先,设计改进倾侧角幅值模型和航迹方位角走廊的预测校正制导律,结合标称迎角剖面,在线计算得出姿态系统的输入指令;然后,针对控制系统的不确定/干扰及...     

一类浑沌系统的状态预估及控制

本文研究了一阶差分方程所代表的一类浑沌系统，用不变测度意义下的等价概率模型描述这类系统，给出了具体建模方法，并据此实现状态的实时预估，进而提出了一种简单实用的消除浑沌且具有期望设定值的控制方法。仿真实验说明了本文方法的有效性。     

非线性系统传感器偏差的自适应故障检测与分离方法

针对一类具有模型不确定性且状态部分可测的非线性系统,提出了一种基于鲁棒自适应技术的传感器偏差故障检测与分离方法。所提出的故障检测与分离方法是由一个故障检测估计器和一组故障分离估计器完成的,其中每一个故障分离估计器对应一种类型的传感器偏差故障。对于某一故障分离估计器如果它的的输出估计误差中至少一项的绝对值超过相应的自适应阈值,则这个故障发生的可能性被排除,即可分离故障。在系统存在模型不确定性和状态部分可测的情况下,应用自适应技术来估计未知的传感器偏差故障并分析了故障分离器的稳定性。仿真算例证明了所提出的鲁棒自适应故障检测与分离方法的有效性。