[发明专利]一种主动指向超静平台自主故障诊断与容错控制方法及系统

摘要

一种主动指向超静平台自主故障诊断与容错控制方法及系统，所设计的故障诊断与容错控制方法适用于主动指向超静平台这类高度耦合的复杂多输入多输出系统。首先，建立了主动指向超静平台动力学模型，并设计了载荷指向控制解耦模型和解耦矩阵。通过解耦矩阵实现主动指向超静平台由复杂多输入多输出系统转换为多个相对简单的单输入单输出系统，简化载荷控制器的设计。然后，针对单个作动器故障的载荷容错控制问题，通过建立新解耦矩阵实现载荷指向控制重构，并给出了基于解耦矩阵条件数最小的冗余自由度选择方法。数学仿真结果表明：基于冗余自由度最优选择的主动指向容错控制方法能够最大限度地减少作动器故障对主动指向超静平台载荷指向控制效果的影响。

主权项

1.一种主动指向超静平台自主故障诊断与容错控制方法，其特征在于步骤如下：(1)在主动指向超静平台作动器空间内建立主动指向超静平台动力学模型；(2)忽略主动指向超静平台动力学模型中速度的关联项，将步骤(1)建立的主动指向超静平台动力学模型转换为新的线性模型；(3)建立主动指向超静平台中作动器平动位移和载荷位姿的运动学约束关系；(4)根据步骤(3)主动指向超静平台中作动器平动位移和载荷位姿的关系，确定主动指向超静平台作动器操纵律分配矩阵；(5)判断主动指向超静平台中作动器是否故障，若有故障找出故障的作动器编号；定义故障作动器向量和冗余自由度向量，建立故障作动器向量转换为指向自由度约束关系；确定步骤(3)中的主动指向超静平台中作动器平动位移与指向自由度和冗余自由度的约束关系，并进行步骤(6)；若无故障，表示主动指向超静平台正常工作，进入步骤(8)；(6)根据步骤(4)主动指向超静平台作动器操纵律分配矩阵和步骤(5)的主动指向超静平台中作动器平动位移δl与指向自由度和冗余自由度的约束关系、故障作动器的数量与指向自由度的约束关系，建立故障时主动指向超静平台新的作动器操纵律分配矩阵；(7)通过故障时主动指向超静平台新的作动器操纵律分配矩阵，采用PID控制去补偿故障作动器，实现主动指向超静平台的容错控制；(8)通过步骤(4)主动指向超静平台作动器操纵律分配矩阵，采用PID控制，实现主动指向超静平台的控制。