基于自适应技术的不确定系统容错控制研究

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1、中图分类号：TP273论文编号：102870316-S128学科分类号：081101硕士学位论文基于自适应技术的不确定系统容错控制研究研究生姓名宋筱祺学科、专业控制理论与控制工程研究方向系统故障检测与容错控制技术指导教师刘春生教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一六年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringStudyonAdaptiveFaultTolerantControlforUncertainSystemsAThes

2、isinControlTheoryandControlEngineeringbySongXiaoqiAdvisedbyProfessorLiuChunshengSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2016承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

3、本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：2016/03/26南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文以自适应控制相关理论与方法为基础，讨论具有执行器故障的不确定系统容错控制(FaultTolerantControl,FTC)问题，考虑不确定性结构特点与系统类型，利用自适应、控制分配、积分滑模控制(IntegralSlidingModeControl,ISMC)、直接Lyapunov等方法，建立能同时处理系统不确定性与故障的自适应FTC

4、方案。首先对一类含执行器失效故障的参数摄动线性离散系统设计自适应补偿控制方案。针对自适应控制中在线调节的效率问题，构造参数估计器设计具有统一框架的自适应更新律对模型不确定性与故障进行在线估计，从而设计控制器实现对参考模型的状态跟踪；在此基础上讨论基于控制分配的过驱动线性离散系统FTC问题。将虚拟控制器与控制分配器分开设计，前者利用间接自适应方法设计伪控制律实现状态跟踪，后者考虑执行器故障与饱和等情况，根据执行器输入输出之间的广义误差直接设计控制分配矩阵的在线调节律实现自适应控制分配；其次讨论一类特殊的系统，线性变参数(LinearParameter-Varying,LPV)

5、系统的自适应容错控制实现问题。首先通过代数变换、投影算法等对不确定参数进行合并或分类，从而可以与故障参数共同处理，用自适应方法进行在线估计并设计间接自适应控制律实现对参考模型的状态跟踪。其中对LPV系统的变换，使所需求解的Riccati不等式为非参数依赖形式，进一步简化了设计与计算过程。最后讨论基于ISMC的含未结构化不确定性系统容错控制问题。对系统中可参数化的执行器故障，通过在常规积分滑模面构造中增加估计项，设计自适应控制律实现对故障的主动处理。对系统的未建模动态或干扰等，则利用积分滑模控制器及其提供的额外自由度进行抑制以保证系统的稳定及其他性能。关键词：容错控制，自适应

6、，执行器故障，不确定性，控制分配，积分滑模控制i基于自适应技术的不确定系统容错控制研究ABSTRACTBasedontheadaptivecontroltheoryandrelatedtechniques,thispaperaddressestheproblemoffaulttolerantcontrol(FTC)foruncertainsystemswithactuatorfaults.Adaptivecontrol,controlallocation,integralslidingmodecontrol(ISMC),Lyapunovdirectmethods,etc.,

7、areutilizedaccordingtothefeaturesofuncertaintiesaswellassystemtypesforthedesignofadaptiveFTCscheme,whichisexpectedtobecapableofdealingwithfailuresandsystemuncertaintiessimultaneously.Firstly,anadaptivecompensationcontrolschemeforaclassofdiscrete-timelinearsyst