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混合系统故障诊断与容错控制研究及其在卫星中的应用

武晨  
【摘要】:混合系统广泛应用于在实际工程当中,但是目前大部分针对混合系统的状态估计算法都存在缺点,而且针对混合系统的故障诊断与容错控制的研究较少。针对以上问题,本文围绕混合估计算法和混合系统故障诊断方法与容错控制技术作了较为深入的研究,并将混合系统及提出的故障诊断方法与容错控制策略应用于卫星姿态控制中,主要内容包括: 混合系统模型建立和混合估计算法研究。通过对混合系统的建模方法和状态估计算法的分析与研究,建立了随机混合系统模型,基于IMM方法,针对随机线性混合系统,给出了一种离散模态转换边界依赖于连续状态和系统不确定因素的混合估计算法。 卫星姿态联合控制系统的设计。在分别研究了推力器与飞轮姿态控制方式的基础上,利用随机线性混合系统模型,提出了推力器-飞轮联合执行机构的卫星姿态控制策略。 混合系统故障诊断与容错控制。提出了利用状态残差诊断混合系统连续性故障的方法,利用混合系统的离散状态概率估计值和连续状态估计值诊断混合系统的离散性故障。对于连续性故障,利用特征结构配置法(EA)设计了重构控制器。对于离散性故障,提出了自适应调整离散模态转换规则的方法。 卫星姿态联合控制系统的故障诊断与容错控制设计。利用提出的混合系统的故障诊断与容错控制方法,设计了针对卫星姿态联合控制系统的故障诊断方法和容错控制策略。


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