[發明專利]一種故障系統自適應容錯方法及系統

在審

• 申請號: 202011411940.1
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112526884A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 任章;劉亦石;董希旺;李清東;于江龍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;F42B15/01
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

1.一種故障系統自適應容錯方法，其特征在于，包括：

基于乘性故障建立故障下的火箭模型；

建立多種觀測器模型；每一種觀測器模型表示一類故障；

將每一種觀測器模型分別與所述故障下的火箭模型進行殘差計算，確定差殘值為0時對應的觀測器模型，并根據所述差殘值為0時對應的觀測器模型確定故障類型和故障值；

建立參考模型和實際模型；所述參考模型為未發生故障時的模型，所述實際模型為發生所述故障類型時的模型；

根據所述故障值，基于李雅普諾夫穩定性理論計算控制律，使所述實際模型與所述參考模型之間的誤差為0；

根據所述控制律進行故障系統自適應容錯控制。

2.根據權利要求1所述的故障系統自適應容錯方法，其特征在于，所述基于乘性故障建立故障下的火箭模型，具體包括：

根據如下公式建立故障下的火箭模型：

其中，

式中，為x(t)的導數，x(t)為狀態向量，u(t)為控制器的輸出，為卡死故障下的執行機構的輸出，d(t)為系統受到的干擾，I為單位矩陣，Σ為0-1開關函數，Σ為0時表示有加性故障，Σ為1時表示無加性故障，t為時間，y(t)為系統輸出，A為廣義系統狀態矩陣、B為廣義系統輸入矩陣、C為廣義系統輸出矩陣、E為廣義系統干擾矩陣，L為執行器效率矩陣，Δθ為俯仰角，為偏航角，為的導數，q₁為俯仰角速率，為q₁的導數。

3.根據權利要求2所述的故障系統自適應容錯方法，其特征在于，所述建立多種觀測器模型，具體包括：

根據如下公式建立觀測器模型：

式中，w_i(t)為觀測器狀態，為ω_i(t)的導數，F、G、K和H分別為不同類型觀測器的矩陣，B_i為B除去第i列后形成的矩陣，b_i為B的第i列，為加性故障值，i為第i個執行機構，為第i個執行機構的估計狀態。

4.根據權利要求3所述的故障系統自適應容錯方法，其特征在于，所述將每一種觀測器模型分別與所述故障下的火箭模型進行殘差計算，確定差殘值為0時對應的觀測器模型，并根據所述差殘值為0時對應的觀測器模型確定故障類型和故障值，具體包括：

根據如下公式計算所述殘差值：

根據如下公式計算故障值：

式中，為估計狀態，e_i(t)為殘差值，為故障值，為故障值的一階時間導數，ρ為常數，為e_i(t)的轉置，P為對稱正定矩陣，λ為自適應率。