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专利号: 2024118588789
申请人: 广州大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高阶全驱系统框架下的工程系统主动容错控制方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、针对实际的被控工程系统,结合模型失配及各类故障情况,建立对应的高阶全驱模型;

S2、依据建立的高阶全驱模型设计故障估计器,对系统的总故障进行估计;

S3、基于高阶全驱模型设计故障补偿跟踪控制器,并通过参数化算法求解控制器增益。

2.根据权利要求1所述的高阶全驱系统框架下的工程系统主动容错控制方法,其特征在于,在实际的工程系统中,首先将被控系统表示为如下形式:y(k)+(H1±Δ1)y(k‑1)+…+(Hn±Δn)y(k‑n)(1)=(L1±Λ1)u(k‑1)+…+(Lm±Λm)u(k‑m)其中y(k),u(k)分别表示k时刻的输出和输入,H1,…,Hn,L1,…,Lm表示对应历史输出输入项的增益,Δ1,…,Δn,Λ1,…,Λm是系统的故障因素,随系统实际故障情况变动;同时,定义执行器部分失效故障发生时刻为k,实际控制输入表示为:uF(k)=βu(k),其中uF(k)为执行器的实际输出,β是执行器失效因子且为0<β≤1或β≥1;将系统变化为如下形式:其中,

d(k)=L1(β‑1)u(k)±Δ1y(k)±…±Δny(k‑n+1)±Λ1u(k)±…±Λmu(k‑m+1)。

3.根据权利要求1所述的高阶全驱系统框架下的工程系统主动容错控制方法,其特征在于,所述步骤S2具体为:S21、定义x1(k)=y(k),x2(k)=d(k),得到下式(3):x2(k+1)=d(k+1)=d(k)+Δd(k+1) (3)S22、设计状态估计器 如下:

结合式(2)和(3)得到下式(6):其中,ω1,ω2为估计器的参数,满足矩阵 的特征根在单位圆内,即:则 是收敛的,即所估计的状态有界稳定;完成有效的对输出和故障的估计器设计。

4.根据权利要求1所述的高阶全驱系统框架下的工程系统主动容错控制方法,其特征在于,所述步骤S3具体为:S31、设计控制器u(k)如下:

带入式(2)模型得下式(8):

其中,

S32、设计中间变量:v(k),满足下式:其中,K1,K2…Ke分别表示对应各项的增益系数式(8)两侧乘以Δ算子,结合式(9),得其中,δi=Δy(k‑i+1),i={1,2,…,n},δk+1=Δy(k+1)得到下式(11):

其中,

T

Γ=[10…00] ,

其中,若 的特征根在单位圆内,当Δed(k)=0, k→∞,当Δed(k)≠

0,k→∞,此时y(k)→r(k),k→∞依然成立,确保控制器实现系统稳;

S34、根据系统设计参数化算法:

基于高阶全驱系统方法的主动容错补偿跟踪控制器反馈增益矩阵由如下式(12)和式(13)得到:‑1

[K1 K2 … Ke]=WV  (12)其中In+1×n+1为单位矩阵,Z,F,N为算法中的参数矩阵,通过上述参数化算法得到的反馈增益矩阵。