[发明专利]一种电推力器的自适应容错控制方法

权利要求书

1.一种电推力器的自适应容错控制方法，其特征在于，包括：

S1：基于增量型故障容错控制算法设计控制律并预先设置于可重构的控制器中；

S2：利用直接可测信号的故障检测方法，快速识别检测出电推力器的 控制故障；

S3：针对步骤S2中的故障，基于增量型故障容错控制算法重构控制律，构建推力控制系统模型；

S4：基于步骤S3建立的推力控制系统模型，建立推力器模型、状态界面模型，所述推力器模型以电推力器为模型被控对象，分析放电电压、放电电流与推力之间的关系；状态界面模型将所述推力器模型与所述推力控制系统模型联合起来；

S5：基于步骤S4建立的推力控制系统模型、推力器模型和状态界面模型，构成推力系统模型，以提高电推力器的安全性和可靠性。

2.根据权利要求1所述的一种电推力器的自适应容错控制方法，其特征在于，所述步骤S1的具体方法为：

S1-1：对于推力控制系统：x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)，y(k)＝Cx(k)，其中，x(k)为状态变量，y(k)为输出变量，u(k)为控制变量，A为系统矩阵，B为控制矩阵，C为输出矩阵，k为时间；

为了确保系统的控制性能稳定，引入状态反馈v(k)＝-KCx(k)，得到闭环控制系统：x(k+1)＝(A-BKC)x(k)+Bu(k)，y(k)＝Cx(k)，其中，K为引入的反馈矩阵；

该系统的闭环特征由A-BKC来决定，系统故障时，故障闭环系统的表达式：

x_f(k+1)＝(A_f-B_fK_fC_f)x_f(k)+Bu(k)，y_f(k)＝C_fx_f(k)，其中，x_f(k)为故障状态下的状态变量，y_f(k)为故障状态下的输出变量，A_f为故障状态下的系统矩阵，B_f为故障状态下的控制矩阵，C_f为故障状态下的输出矩阵，K_f为故障状态下的反馈矩阵；

为保证故障前后系统性能一致，要求A-BKC＝A_f-B_fK_fC_f，得到故障系统的所需修改的控制增益值K_f＝B_f⁺(A_f-A)C_f⁺-B_f⁺BKCC_f⁺，其中，B_f⁺为B_f的广义逆矩阵，C_f⁺为C_f的广义逆矩阵；

S1-2：对于未发生故障的系统特性描述为在故障情况下，通过重构余下的正常控制增益，在第i个节点处发生故障时，控制系统特性变为其中，E(s)为系统误差特性，R(s)为系统输出特性，E_i(s)为第一个节点故障情况的系统误差特性，G_n(s)为传递函数，k₁,…k_n为重构第1…n个控制节点的控制增益，n为故障节点数；

S1-3：第n个节点发生故障，重构第n-1个控制节点的控制增益，其余节点的控制增益不变，重构控制律为：k′_n-1＝k_n-1+k_nG_n(s)，k′_n-1为故障后的重构第n-1个控制节点的控制增益。

3.根据权利要求1所述的一种电推力器的自适应容错控制方法，其特征在于，所述步骤S2的电推力器控制故障包括线圈故障，电路故障和传感器故障。

4.根据权利要求1所述的一种电推力器的自适应容错控制方法，其特征在于，所述步骤S3的具体方法为：

S3-1：设故障为第i个节点发生故障，根据控制律重构前后自律分散控制系统的闭环传递函数不变的原则，在第i个节点发生故障时，对第i+1个控制节点进行重构，在第i个节点发生故障前后，只要保证控制系统从头到第i+1个回路的闭环传递函数相同，系统发生故障前后的性能一致；

S3-2：故障前，系统从头到第i+1个回路的闭环传递函数为：

故障后，系统从头到第i+1个回路的闭环传递函数为：令得k′_i+1＝k_i+1+k_iG_i+1(s)，k′_i+1为故障后的重构第i+1个控制节点的控制增益；

S3-3：利用步骤S3-2的结果，针对故障情况，构建重构控制器，建立故障下推力控制系统模型。