基于混合变参数的执行机构故障容错控制

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1、第42卷第1期2010年2月南京航JournalofNanjing基于混厶爿k口又空航天大学学报UniversityofAeronautics&Astronautics参数的执行机构故障容错控制李志宇1胥霜霞2胡寿松V01．42NO．1Feb．2010(1．南京航空航天大学无人机研究院，南京，210016；2．南京航空航天大学自动化学院，南京，210016)摘要：提出了一种新的故障建模方法．把包含执行机构损伤，完全失效和卡死的故障系统统一表示为具有凸多面体结构的变参数系统。然后，通过二次可分原理，求解只包含关于凸多面体各顶点的有限个线性矩阵不等式，给出了客错控削器存在的充分

2、条件。最后，利用各顶点控制器参数综合获得具有凸多面体结构的线性变参数控制器。仿真结果表明：当执行机构正常或发生故障时，系统均具有较好的控制效果和动态性能。关键词：混合线性变参数l故障建模；容错控制；H。控制；极点配置中图分类号：TP302．8文献标识码：A文章编号：1005—2615(2010)01—0025—05FaultTolerantControlforActuatorFaultBasedonHybridParameter-Varying厶Zhiyu，XuShuangxia，HuShousong(1．ResearchInstituteofUnmannedAircraf

3、t，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China；2．CollegeofAutomationEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Anovelfaultmodelingmethodisproposedandafaultsystemwiththeactuatorimpairmentortheoutageisdescribedassomeparameter-var

4、yingsystemwiththeconvexpolyhedralstructure．Then，throughquadraticseparators，thesufficientconditionofthefaulttolerantcontrollerexistencecanbetransformedintotheproblemofsolvingsomelimitednumberoflinearmatrixinequalities，includingeachvertexoftheconvexpolyhedron．Finally，linearparameter—varyingc

5、ontrollerwiththeconvexpoly—hedralstructurecanbeobtainedbyusingthecontrollerparametersofeachvertex．Simulationresultsin-dicatethatthedesignideaandthemodelingmethodhavethebettercontroleffectandthedynamicalper-formancewhentheactuatorisinthenormalcaseorfaultycase．Keywords：hybridlinearparameter—

6、varying；faultmodeling；faulttolerantcontrol；H。control；poleplacement现有容错控制方法主要分为被动容错和主动容错。被动容错采用对故障具有鲁棒性的单一控制律，实现快速容错【1．‘】，但是鲁棒性和系统性能互为代价，该方法保守性较大。主动容错根据故障检测和隔离(Failuredetectionandisolation，FDI)机构的信号重构／切换控制律，减小了保守性，但该方法很难保证在线设计的实时性，以离线设计为主。变增益控制方法为离线设计的主动容错控制提供了新的途径。文献[53用线性变参数(Linearparame—

7、tervarying，LPV)模型刻画执行机构故障系统，假设故障发生是平滑且参数化的，通过线性变参数理论保证其稳定性。然而故障的发生是突变且不连续的。文献[63将混合线性变参数(Hybridlinearpa—rametervarying，HLPV)的思想引入到容错控制中，保证切换过程的稳定性，然而特定的故障控制律无法保证所有故障程度下的性能要求。基金项目：国家自然科学基金(60234010)重点资助项目；航空科学基金(05E52031)资助项目。收稿日期：2009-03-02；修订日期：2009—05—06作者简介