[发明专利]一种欠驱动刚体系统的容错控制方法及控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种欠驱动刚体系统的容错控制方法及控制系统。

背景技术

目前大多数的刚体系统需要设置执行器来保持正常运行，当系统中的过多执行器发生故障时，可能导致系统的状态由过驱动或完全驱动变成欠驱动，欠驱动系统是指系统的独立控制变量个数小于系统自由度个数的一类非线性系统，即输入比要控制的量少的系统。

在实际工程中，欠驱动系统的控制问题会影响到刚体系统的可靠性，但是由于执行器故障信息通常是未知的，即系统是否存在执行器故障，哪一个执行器发生故障以及故障发生的时间是未知的，不确定的执行器故障导致了系统欠驱动特性是不确定的。并且，由于目前依然缺乏对于这类不确定执行器故障导致的不确定欠驱动系统的容错控制手段，使得刚体系统的可靠性在很长一段时间内都得不到有效提高。

发明内容

本发明的实施例提供一种欠驱动刚体系统的容错控制方法及控制系统，能够对于不确定执行器故障导致的不确定欠驱动系统采取容错控制，从而提高刚体系统的可靠性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供一种欠驱动刚体系统的容错控制方法，所述方法用于一种刚体系统，所述刚体系统由于执行器发生故障而导致由过驱动或完全驱动系统转变为欠驱动系统，所述方法包括：

针对所述刚体系统的故障情况设置控制器；

针对所述刚体系统的故障情况设置状态预测器，并利用所述状态预测器获取所述刚体系统当前状态的误差信息；

根据所述状态误差信息确定并选取对应于所述刚体系统当前故障情况的控制器，该控制器能够实现在对应所述刚体系统当前的故障情况，并用于下闭环系统稳定维持所述刚体系统的稳定。

第二方面，本发明的实施例提供一种欠驱动刚体系统的容错控制系统，所述系统用于一种刚体系统，所述刚体系统由于执行器发生故障而导致由过驱动或完全驱动系统转变为欠驱动系统，所述容错控制系统包括：

状态预测器，用于获取所述刚体系统当前状态的误差信息，并根据所述状态误差信息确定并选取对应于所述刚体系统当前故障情况的控制器；

所述控制器，对应所述刚体系统当前的故障情况，用于下闭环系统稳定维持所述刚体系统的稳定用于保证在不确定执行器故障情况下，欠驱动刚体系统的稳定性。

本发明实施例提供的欠驱动刚体系统的容错控制方法及控制系统，能够依据刚体系统当前状态的误差信息选取对应于当前故障状态的控制器，并通过控制器对处于当前故障状态的刚体系统进行控制。相对于现有技术，本发明实施例提供了一种对于这类不确定执行器故障导致的不确定欠驱动系统的容错控制手段，有效解决了处于不确定欠驱动状态的刚体系统容错控制问题，突破了传统的欠驱动刚体系统控制设计中假设故障已知的局限，从而提高了刚体系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的欠驱动刚体系统的容错控制方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种容错控制器实例的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种状态预测器实例的示意图；

图5为故障情况下系统的执行器输入信号的波形图；

图6为故障情况下系统的状态信号的波形图；

图7为本发明实施例提供的一种基于性能函数选取的控制器标号实例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。