[發明專利]一種衛星輸出反饋容錯控制器的設計方法

在審

• 申請號: 201611077558.5
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN108133066A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 何旭;張偉;高升;冷雨泉
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李巨智

1.一種衛星輸出反饋容錯控制器的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：對被控對象的故障進行建模，得到每種故障模式對應的子系統模型；

步驟2：根據故障因子設定容錯控制器切換面的初始值、上下限和步長，設定H_∞參數的初始值作為存儲值；

步驟3：根據子系統模型和容錯控制器切換面的初始值、上下限和步長設置，通過矩陣不等式約束構建控制器：

首先根據輸出反饋控制器形式，設定待求解控制器矩陣和Lyapunov函數矩陣，并根據有界實引理建立線性矩陣不等式；

其次在切換面上下限范圍內增加步長，設計切換面矩陣不等式；

然后求解線性矩陣不等式，得到待求解矩陣和H_∞參數指標；

最后如果求解H_∞參數指標小于H_∞參數指標存儲值，則更新存儲值和求解結果，否則舍棄該參數值和求解結果；

步驟4：如果容錯控制器切換面到達上限，則保存求解結果，否則返回步驟3。

2.根據權利要求1所述的衛星輸出反饋容錯控制器的設計方法，其特征在于：所述子系統模型為：

z＝C₁x+D₁₁ω+D_12,iF(ρ)u,

y＝C₂x+D₂₁ω,

其中，x∈Rⁿ為系統狀態；為被控輸出；為擾動輸入；為量測輸出；為控制輸入；是故障參數向量，ρ∈Ω_ρ且其導數變化率F(ρ)為故障因子矩陣；A為子系統中狀態方程中狀態增益；B₁為子系統中狀態方程中擾動輸入增益；B_2,i為子系統中狀態方程中控制輸入增益；C₁為子系統中被控輸出方程中狀態增益；D₁₁為子系統中被控輸出方程中擾動輸入增益，D_12,i為子系統中被控輸出方程中控制輸入增益；C₂為子系統中量測輸出方程中狀態增益；D₂₁為子系統中量測輸出方程中擾動輸入增益；F(ρ)為子系統中故障因子矩陣。

3.根據權利要求2所述的衛星輸出反饋容錯控制器的設計方法，其特征在于：所述故障因子矩陣為：

其中，T₀為故障發生的時刻；ρ_i為故障因子，ρ_i(t-T_0,i)為T₀的函數，表示故障對控制輸入的影響。

4.根據權利要求1或3所述的衛星輸出反饋容錯控制器的設計方法，其特征在于：所述故障因子ρ_i有如下函數關系式：

其中，a_i為待確定的故障衰減率，且a_i＞0；T₀為故障發生的時刻；ρ_i為故障因子；t為系統運行的時間。

5.根據權利要求1所述的衛星輸出反饋容錯控制器的設計方法，其特征在于：所述容錯控制器切換面的上下限均在0到1之間，且下限值小于上限值；步長大于0，切換面初始值為下限值；H_∞參數初始值大于0。

6.根據權利要求1或5所述的衛星輸出反饋容錯控制器的設計方法，其特征在于：所述容錯控制器切換面包括故障切入面和故障切出面，且故障切出面大于故障切入面。