飞行器控制系统的自适应容错控制

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1、第31卷第5期武汉理工大学学报Vol.31No.52009年3月JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYMar.2009DOI:10.3963/j.issn.167124431.2009.05.027飞行器控制系统的自适应容错控制1,21周静,黄心汉(1.华中科技大学控制科学与工程系,武汉430074;2.江汉大学数学与计算机学院,武汉430056)摘要: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

2、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。关键词:故障检测;容错控制;自适应控制中图分类号:TP302.8文献标识码:A文章编号:167124431(2009)0520106204AdaptiveFaut2tolerantControlinAerocraft.sControlSystem1,21ZHOUJing,HUANGXin2han(

3、1.DepartmentofControlScienceandEngineering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China;2.SchoolofMathematicsandComputerScience,JianghanUniversity,Wuhan430056,China)Abstract:Theclosedloopofacertainmissleisestablish,andthesystemhascertainabilityoftoleratingth

4、efaultbythede2signofthePIDdirector.Thentheadaptivecontrolisaffiliateonthesystem.Itcanbefoundthattheabilityoffaulttoleranceofthesystemisameliorated.Atthesametime,inordertoreducethecomplexityofsystemwithadaptivecontrol.Thefaultsareestimatebythedifferencebetweentheactualsyst

5、emandtheperfectsystem.Ifthedifferenceexceedsacertainvalue,theadap2tivereconfigurationcontrolmethodcanbeimplementedtothesystemtohavegoodperformances.Simulationresultsshowtheefficiencyoftheproposedmethod.Keywords:faultdetection;reconfigurationcontrol;adaptivecontrol导弹重构飞行控制

6、技术,实际上是一种容错飞行控制技术,它使导弹控制系统具有了抗故障的能力,这在军事上有很大的研究价值。除了传统的PID方法外,近年来,涌现了很多基于动态系统的故障诊断和容[1]错控制的方法,如:针对单个被控对象,Vidyasagar等证明了当采用2个补偿器时,存在可靠镇定解的充要条件是被控对象是强可镇定的,即此对象可以被稳定的控制器所镇定。然而,当被控对象不满足强可镇定条件时,补偿器就会出现不稳定的极点,受过程噪声的影响,闭环系统就会出现不稳定的情况。该方法的另外[2]一个缺点就是,即使可靠镇定问题是可解的,怎样设计这2个补偿器也不是一件容

7、易的事。Gundes等部分解决了上述问题,给出了设计2个动态补偿器的参数化方法,得到可靠镇定问题的解。文中还给出了把一个稳定的控制器分解成2个并联的动态补偿器,进而实现可靠镇定问题的有效方法,其前提仍然是被控对象[3,4]必须是强可镇定的。Jiang利用特征结构配置方法重构了容错控制器,为了保证故障后系统的稳定性,[5]进行了带有参数界限的鲁棒特征结构配置。收稿日期:2008210213.作者简介:周静(19812),女,博士生.E2mail:zhou-8132@yahoo.cn第31卷第5期周静,等:飞行器控制系统的自适应容错控制107

8、这些方法基本上可以被分成2类:主动容错控制和被动容错控制,在此采用的自适应控制算法是属于主动容错控制。首先使用工程上常用的参数重组的方法,即通过设计PID控制器的参数使系统具有一定的容错能力。