[发明专利]非仿射非线性飞控系统鲁棒自适应容错控制系统

摘要

本发明公开了一种非仿射非线性飞控系统鲁棒自适应容错控制系统，用于参数具有非仿射形式的非线性系统，且在参数存在大范围变化情况下观测器仍然能有相当理想的鲁棒性；观测器将故障信息和扰动信息均隐含其中，然后基于观测器动态设计容错控制器，由于系统为非仿射非线性系统，控制器的设计并不容易，将非仿射非线性系统近似为一个带有时变参数的仿射型非线性系统，而所需要知道的参数由一个滤波器来在线估计。利用一个非仿射飞控系统验证了所提方法的有效性，可以实现非仿射非线性系统的鲁棒容错控制。本发明实现了非仿射非线性系统的鲁棒自适应容错控制，并应用于飞控系统中，仿真结果显示所提方法的有效性。

主权项

一种非仿射非线性飞控系统鲁棒自适应容错控制系统，其特征在于，该非仿射非线性飞控系统鲁棒自适应容错控制系统包括：参考模型、控制器、非仿射非线性被控对象、滤波器、辅助系统；参考模型连接控制器，控制器连接非仿射非线性被控对象和滤波器，辅助系统连接控制器和非仿射非线性被控对象；该非仿射非线性飞控系统鲁棒自适应容错控制系统考虑如下非仿射非线性系统：x·=f(x,u)+d(t)---(5.1)]]>其中：x∈Rr为状态向量，u∈Rn为输入向量，d∈Rr为未知有界的外部扰动向量，f(.)为非线性函数，由得到每个输入通道执行器失效后的故障模型表示：ui=σiuci,σi∈[σ‾i,σ‾i]0<σ‾i≤1,σ‾i≥1,i=1,2,...,n---(5.2)]]>其中σi为未知的失效因子，σi,为定义的已知的失效因子σi的最大最小值，当σi＝1表示无故障发生，所以控制输入存在执行器失效故障表示为： u(t)＝[u1(t),u2(t),……,un(t)]T＝Σuc(t)    (5.3)其中Σ＝diag(σ1,…,σn)，于是故障下的非仿射非线性系统(5.1)表示为：x·=f(x,Σuc)+d(t)---(5.4)]]>方程(5.4)写成一般形式为：x·=f(x,uc,σ)+d(t)---(5.5)]]>其中σ＝[σ1,…,σn]T，便于工作的开展，下面给出一个假设；假设1：f(x,uc,σ)为x，uc，σ的光滑连续可导函数，且控制输入uc有界，系统(5.1)的输出参考模型为：x·m=Amxm+Bmr---(5.6)]]>其中：xm∈Rr为参考模型的状态向量，Am为一个稳定的参考模型系统矩阵，r∈Rl为参考模型的输入；鲁棒容错控制的目的就是设计容错控制输入uc(t)，在存在外部扰动和执行器失效故障的情况下确保||x(t)‑xm(t)||≤ε；由(5.5)可以看出，执行器故障下的非仿射非线性系统的故障参数和控制输入变量都不显含在函数中。