基于增广P型学习观测器的航天器故障重构和自适应容错控制

针对航天器姿态控制系统常见的传感器故障问题,基于增广P型学习观测器技术研究了故障重构问题,并对故障系统进行了容错控制器的设计.首先,考虑同时存在传感器故障和未知干扰输入的航天器姿控系统状态空间模型,将故障等效考虑成与前一时刻故障估计值和当前时刻输出误差有关的两项,借助Lyapunov定理设计观测器,并采用LMI方法给出了观测器参数矩阵系统化设计方法.然后,设计积分滑模面,将得到的等效控制律代入系统状态空间模型后,设计包含自适应故障补偿控制项和线性输出反馈控制项的容错控制律.最后通过仿真实例验证了所设计观测器和容错控制器的有效性.     

基于自适应神经网络滑模观测器的容错控制

针对机电伺服系统可能发生的故障,提出基于自适应神经网络滑模观测器的快速终端滑模容错控制策略. 在自适应滑模观测器中引入神经网络估计故障,以提高故障发生时观测器的状态估计精度和故障检测准确性. 利用观测器的状态估计值进行状态重构,结合参数自适应技术和快速终端滑模控制方法设计主动容错控制器. 针对参数不确定性设计参数自适应率进行估计,并利用前馈补偿技术补偿故障和参数不确定性. 针对未知上界的扰动设计具有自适应增益的鲁棒项. 利用Lyapunov定理证明所提出的控制方法可以实现系统有界稳定,大量仿真和实验结果验证了控制器在系统发生故障时具有良好的容错能力、控制精度和响应速度.     

基于变增益ESO与逆系统方法的非线性系统故障调节

为了对一类非线性系统执行器时变故障进行有效诊断,研究了一种基于变增益扩张状态观测器的逆系统故障调节方法.首先,通过一种时变增益的设计方法,来改进传统的恒增益扩张状态观测器,有效消除了在状态及故障估计初始阶段的"峰值"问题;其次,在依据故障估计值对原系统进行补偿调节的基础上,借助于逆系统的引入,对原非线性系统线性化,在使系统能对故障容错的同时,确保了系统无论故障发生与否的不变伪线性特性,进而又为其设计了鲁棒保性能控制,从而以不变的控制器使得系统始终具有了良好的性能及对逆建模误差的鲁棒性;最后,仿真算例对比验证了该方法的有效性.     

基于K滤波的自适应模糊Backstepping容错控制

针对一类不满足匹配条件的状态不可测非线性不确定故障系统,研究了一种自适应模糊输出反馈容错控制器的设计方法。设计中,利用模糊逻辑系统在线逼近系统的故障函数,使用K滤波技术,并结合Backstepping和模设计原理,建立了一种新的自适应模糊输出反馈容错控制方法。证明了所提出的自适应模糊容错控制方法能够保证闭环系统所有信号是半全局一致有界的,且跟踪误差收敛到原点的一个小邻域内。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于模糊观测器的非线性模糊鲁棒控制

用模糊T－S模型对一类不确定非线性系统进行模糊建模,在此基础上研究了模糊系统的状态反馈控制器、鲁棒观测器、基于观测器的状态反馈控制器的设计,证明了所设计的模糊状态反馈控制器、鲁棒观测器具有全局渐近性质。     

基于滑模-模糊逻辑系统的故障检测及容错控制

针对一类单输入单输出非线性不确定系统,提出了一种基于滑模-模糊逻辑系统的故障检测的方法。其中,利用模糊逻辑系统对被控对象中的未知函数进行逼近,用相同方法对故障项进行逼近;设计滑模观测器进行故障检测和诊断,然后基于Lyapunov函数综合设计方法对系统进行稳定性分析;当故障被检测出后,为保证系统稳定性重组控制器,设计控制器,实现容错控制。仿真结果验证了该方法的有效性。     

一种故障干扰解耦的航天器主动容错控制方法

为提高航天器系统的可靠性,研究一种干扰影响下的航天器主动容错控制技术. 首先,为实现干扰下的故障诊断,减小航天器系统故障检测到故障估计之间的时间延迟,通过将故障扩展为系统状态量,设计未知输入观测器,进行航天器故障检测及估计单元一体化设计. 其次,考虑到此方法无法实现对干扰的估计,且仅能解决可导的故障类型,进一步设计新型的自适应滑模未知输入观测器,能够保证对干扰及故障的同时解耦估计,也可以解决更广泛的故障类型. 最后,考虑观测器观测过程中的估计误差,设计了多变量终端滑模容错控制器,提高了控制性能. 仿真结果表明:所设计的主动容错控制策略能够实现干扰影响下的故障诊断,可以保证航天器控制性能的快速恢复.     

基于模糊观测器的非线性系统的故障调节

研究了基于模糊观测器的非线性系统的故障调节问题.通过设计模糊自适应诊断观测器估计出系统的故障,根据估计出的故障给执行器以相应的补偿,恢复系统的性能.将提出的算法对F-16歼击机进行纵向控制仿真,结果表明提出的算法是有效的.     

基于Backstepping非线性输出时滞系统的模糊自适应容错控制

针对一类SISO带有执行器故障的状态可测的非线性输出时滞系统,提出了一种模糊自适应Backstepping容错控制方法。所提出的控制方法可以解决对执行器卡死故障和执行器失效的问题。设计中,对时滞项进行有界处理,从而消除时滞的影响。采用模糊逻辑系统逼近未知函数,并结合Backstepping设计原理,给出了模糊自适应容错控制器和参数的自适应律。基于Lyapunov函数方法证明了闭环系统是半全局一致终结有界的,跟踪误差收敛到原点的一个小的邻域内。仿真结果进一步验证了所提方法的有效性。     

一类不确定非线性系统的模糊鲁棒输出反馈控制

用模糊Ｔ－Ｓ模型对一类不确定非线性系统进行模糊建模,在此基础上模糊系统的状态反馈控制器,鲁棒观测器、基于观测器的状态反馈控制器的证明,证明了所设计的模糊状态反馈控制器,鲁棒观测器具有全局渐近性质。     

基于超稳定理论的间接自适应模糊控制器

针对一类单输入单输出非线性不确定对象,利用Popov超稳定理论提出一种新的间接自适应模糊控制器设计方法,构造了参数可调的模糊控制器在线逼近理想控制器,推导出模糊控制器的参数自适应律,并对系统状态的有界性进行了分析.最后分别利用一阶非线性对象和Duffing强迫振荡对象对该方案进行了仿真,结果验证了方案对非线性对象具有良好的控制效果.该方法能够保证系统输出渐近收敛到给定的参考信号,并放宽了对最小逼近误差的限制,同时可获得更为灵活的参数调节形式.     

具有输入与状态时滞的非线性系统的模糊保性能控制

针对一类具有输入与状态时滞的参数不确定非线性系统,基于T-S模糊模型,讨论该系统的保性能控制问题。通过构造状态反馈控制器,提出了在给定的性能指标和控制律下,闭环系统是二次保性能稳定的充分条件,并以线性矩阵不等式(LMI)的形式表示,数值算例显示该设计方法是有效的。     

一类非线性多时滞系统的模糊控制器设计

针对一类利用Takagi—Sugeno模糊模型构建的具有多时滞特征的非线性系统，研究其稳定性问题和参数化控制器设计方法．基于Lyapunov稳定性分析理论，采用状态反馈控制方法导出了稳定化模糊控制器存在的充分条件，并利用线性矩阵不等式方法将其转化为多变量的凸优化问题，从而给出了无记忆模糊控制器的设计和参数求解方法．数值仿真实验验证了这种控制器设计方法的有效性和理论结果的正确性．     

非线性解析模糊控制及在水电机组控制中的应用

在解析模糊控制器的基础上,引入非线性函数建立了一种新的模糊控制器,讨论了所论模糊控制器的规则和参数在线调整方法.建立了所论模糊控制器的控制参数与常规PID控制器参数间的关系.最后给出了其在水电机组控制系统中的应用.仿真研究表明:所论模糊控制器可以显著提高水轮机调速系统的动态性能.     

一类非线性不确定系统的输出跟踪控制

设计了一类不确定非线性系统模糊自适应输出跟踪控制器. 首先将一个时变参数引入到规则前件的高斯型隶属度函数中, 形成一组带有时变参数的模糊规则, 通过时变参数的变化改变高斯型隶属度函数的中心和宽度,进而改变原Mamdani型模糊逻辑系统的输出,形成新的带有时变参数的模糊逻辑系统. 然后以这种改造后的模糊逻辑系统逼近系统的未知非线性项,构造时变参数和逼近精度的自适应律,设计相应的自适应输出跟踪控制器. 这种方法的优越性在于充分利用原有的有限数目的模糊规则,合成具有较少自适应律的模糊自适应输出跟踪控制器. 最后,通过Duffing的仿真算例验证了本文提出方法的可行性和有效性.     

非线性纯反馈时滞系统的自适应模糊跟踪控制

针对一类不确定非线性纯反馈时滞系统的自适应模糊跟踪控制问题,本文采用模糊逻辑系统来逼近系统中未知的非线性函数,利用自适应方法和Backstepping方法构造出一种自适应模糊控制器,并给出了非线性纯反馈时滞系统跟踪控制问题可解的充分条件.仿真结果表明,所设计的自适应模糊控制器,保证闭环系统的所有变量有界,并确保系统输出有效跟踪给定的参考信号,跟踪误差收敛到原点的一个充分小的邻域之内,同时其他闭环信号保持有界.该控制方法可以有效地减少系统在线计算负担.     

智能船舶自动舵系统自适应模糊输出反馈控制

针对智能船舶自动舵系统,考虑输入饱和、回转角速度未知和指定性能,提出一种自适应模糊控制算法.本文自适应模糊输出反馈算法采用状态观测器、辅助系统和误差转换系统,模糊逻辑系统用于估计未知非线性函数,状态观测器用于估计未知回转角速度状态,辅助系统和误差转换系统分别用于补偿不匹配控制信号和变换航向角追踪误差.基于Lyapunov方法证明了闭环系统内所有信号是有界的,仿真结果进一步验证了本文算法的有效性.     

MIMO非线性自适应模糊滑模控制

为了解决传统的自适应模糊滑模控制方法需经无穷长时间才能达到平衡点，不能对系统进行精确地跟踪控制的问题。提出一种具有快速收敛性的自适应模糊滑模控制方法。控制器用具有快速收敛性和稳定性的最终吸引子做自适应模糊调节率代替传统自适应模糊调节率，不仅具有稳定性且具有快速收敛性，从而使控制系统的输出能在有限时间内精确地跟踪参考信号。证明了所设计控制器是全局稳定的。并用该方法控制了二自由度机器手系统，仿真结构表明该方法能使机器手在有限时间内达到精确的位置和速度，从而证实了其快速性。     

非线性系统模糊平滑切换多模型控制

研究了一类可以平滑切换时刻输出跳变的多模型切换控制器的设计问题，基于T-S模糊模型提出一种非线性系统模糊平滑切换多模型控制，将输入空间划分为若干个模糊区域，使区域边界模糊化，在每一区域内设计局部T-S模型和控制器，从而使控制器切换在模糊了的边界处进行，保证了切换过程中系统状态轨迹的平滑性.仿真结果证明了方法的有效性.     

非线性时滞系统的自适应模糊跟踪控制

针对一类带有未知非线性函数和时滞项的非线性不确定系统,提出了一种新的自适应模糊跟踪控制。用模糊逻辑系统来逼近系统中未知的非线性不确定函数,基于自适应方法和Backstepping设计模糊自适应控制器。设计的模糊自适应控制器确保了闭环系统的所有信号是一致有界的,也保证了跟踪误差收敛到原点的一个充分小的邻域内;另外设计的模糊跟踪控制器不涉及模糊基向量函数的计算,使其在系统的控制过程中将极大地降低系统的在线计算负担。仿真算例验证了所提出方法的有效性。