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基于自适应观测器的执行器故障补偿控制研究

吕晔  
【摘要】:本文研究了基于自适应观测器的执行器故障补偿控制问题,并分别通过直升机线性模型和波音747模型的Matlab仿真实验对提出的算法进行了验证。 第一章中首先介绍了容错控制的背景、发展和现状,同时概述了自适应控制技术及其在容错控制领域的应用。在自适应控制技术的基础上,提出了基于自适应观测器的执行器故障补偿容错控制问题。 第二章研究的对象是一类带有冗余执行器的标准型线性定常系统,考虑其系统参数未知、状态变量不可获得、执行器发生未知常值故障的情况,设计了自适应观测器并基于估计状态构造了自适应故障补偿控制器。最后通过对直升机模型的仿真实验验证了该容错控制方法的有效性。 在第二章的研究基础上,针对可参数化的执行器时变故障,重新设计了观测器参数的自适应律,从而放宽了第二章中的部分假设条件。接着构造了自适应补偿控制器,并证明了闭环系统信号的稳定性和跟踪误差的收敛性,最后由仿真验证了算法的有效性。 第四章研究的是具有任意相对阶的非标准型稳定线性定常系统,在可参数化执行器时变故障模式下,设计了其自适应观测器构造方法,并证明了状态观测误差是稳定有界的。然后根据获得的状态变量设计了相应的自适应控制器去补偿可参数化的时变故障,并证明了输出跟踪误差是有界稳定的。通过对波音747飞机模型的仿真研究,验证了方法的有效性。


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