[發明專利]一種針對線性參數變化飛行器的自修復控制方法

有效

• 申請號: 201410854516.2
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104765273A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 陳復揚;吳慶波;姜斌;蔡玲
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D1/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

1.一種針對線性參數變化飛行器的自修復控制方法，其特征在于：包括以下幾個步驟：

步驟一：設定線性參數變化飛行器的故障模型為：

y(t)＝C(θ_t)x(t)

這里，t表示時間，x(t)∈Rⁿ是n維狀態變量，R表示實數；u(t)∈R^m為飛行器的m維控制變量；y(t)∈R^r為飛行器的r維輸出變量；A(θ_t)、B(θ_t)和C(θ_t)為飛行器系統的狀態矩陣；f(t)為故障項；

θ_t＝[θ_t,1?θ_t,2?…?θ_t,k]^T∈R^k,A(θ_t)、B(θ_t)和C(θ_t)是時變參數θ_t的已知矩陣值的函數，T為轉置符號，k是時變參數向量維數，1≤k≤n，且A(θ_t)、B(θ_t)和C(θ_t)為如下所示的凸多面體結構:

其中q為加權項數，1≤q≤n，i為加權項數變量，1≤i≤q，α是凸多面體加權項；

步驟二：針對上述飛行器的故障模型，設計如下的自適應觀測器：

其中，為觀測器的狀態向量；為觀測器的輸出向量；?為故障f(t)的在線辨識值；L(θ_t)∈R^n×r是觀測器的增益陣，?L_k為常數；C為觀測器系統矩陣；

定義狀態估計誤差、輸出估計誤差和故障估計誤差分別如下所示：

利用飛行器的故障模型和自適應觀測器方程，得：

利用自適應觀測器使得狀態估計誤差、輸出估計誤差和故障估計誤差最終趨向于零，即實現觀測和故障辨識；

步驟三：故障辨識算法設計如下：

其中，為故障f(t)的在線辨識值，Γ是自適應學習率，且

步驟四：選擇參考模型：

y_m(t)＝C_mx_m(t)?

其中，A_m∈R^n×n，B_m∈R^n×m，C_m∈R^n×n是飛行器的參考模型的系統矩陣，且A_m∈R^n×n是一個穩定的系統矩陣，r(t)∈R^m是系統的參考輸入信號，x_m(t)為線性參數變化飛行器參考模型的狀態向量，y_m(t)為參考模型的輸出向量；

步驟五：針對線性參數變化飛行器的自修復控制律設計如下：

U＝K₂r+K₂K₁x+K₂K₀x_m+K₂ν

其中，U為線性參數變化飛行器的控制量，K₀、K₁、K₂為自修復控制的增益矩陣，x為線性參數變化飛行器的狀態向量，r為線性參數變化飛行器參考模型的輸入向量，ν為自修復控制中的自適應控制量。

2.如權利要求1所述的一種針對線性參數變化飛行器的自修復控制方法，其特征在于：所述步驟五中，線性參數變化飛行器自修復控制的增益矩陣K₀、K₁、K₂和自適應控制量ν滿足以下條件：

其中，γ_i>0，i＝1,2,3為常數,e(t)為狀態跟蹤誤差,P為方程的正定對稱解，T為轉置符號，矩陣Q為任意的一個對稱的正定矩陣，A_e是任意穩定的系統矩陣。