發(fā)布時(shí)間：2017-09-25 17:34

  本文關(guān)鍵詞：基于自適應(yīng)控制的飛機(jī)多故障自修復(fù)控制方法研究

  更多相關(guān)文章： 飛機(jī) 執(zhí)行器故障 參數(shù)不確定性 外部干擾 自適應(yīng)容錯(cuò)控制 觀測(cè)器

【摘要】：由于飛行器的復(fù)雜性,其控制系統(tǒng)具有非線性、強(qiáng)耦合、不確定性大等特點(diǎn)。在飛行中,飛行器易發(fā)生故障,此時(shí),由于穩(wěn)定性下降,飛行器有同時(shí)發(fā)生多種故障的可能性。因此,研究飛行器多故障下的自修復(fù)控制系統(tǒng)具有重要意義。固定翼飛機(jī)和旋翼直升機(jī)具有不同的故障表現(xiàn)形式,控制策略設(shè)計(jì)也有一定區(qū)別�？紤]不同飛行器及不同控制體系的區(qū)別,本文針對(duì)高超聲速飛行器高度跟蹤系統(tǒng)、三自由度直升機(jī)姿態(tài)系統(tǒng)及四旋翼直升機(jī)位置姿態(tài)系統(tǒng),分別研究了以下三個(gè)方面:(1)針對(duì)飛行器受到的外部干擾,設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)控制律;(2)針對(duì)建模不確定性及元部件故障,設(shè)計(jì)了魯棒自修復(fù)控制器;(3)針對(duì)部分或完全失效等執(zhí)行器多故障,基于自適應(yīng)控制,設(shè)計(jì)了自修復(fù)方案。針對(duì)高超聲速飛行器高度系統(tǒng)的外部干擾、建模不確定性及執(zhí)行器完全失效問(wèn)題,提出了支持向量機(jī)魯棒自適應(yīng)的容錯(cuò)控制方法。首先,針對(duì)非線性模型,設(shè)計(jì)了針對(duì)執(zhí)行器突變故障的可靠控制方案,保證在突變故障的時(shí)間、類型和故障模式未知的情況下可達(dá)到容錯(cuò)的目的。其次,利用支持向量機(jī)泛化能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),學(xué)習(xí)了模型的狀態(tài)誤差,并采用基于偽輸入思想的自適應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)法,補(bǔ)償了由于建模不確定性、其他緩變故障造成的系統(tǒng)誤差。針對(duì)三自由度直升機(jī)姿態(tài)系統(tǒng)的外部干擾、建模不確定性及執(zhí)行器部分失效問(wèn)題,本文通過(guò)機(jī)理分析法,考慮姿態(tài)角之間的復(fù)雜耦合情況,對(duì)原有線性模型重新進(jìn)行了非線性建模;然后,拓展模型參考自適應(yīng)方法,設(shè)計(jì)了補(bǔ)償算法及自適應(yīng)律,使系統(tǒng)在執(zhí)行器失效故障、系統(tǒng)故障、干擾均未知的情況下,逐一補(bǔ)償上述問(wèn)題引起的跟蹤誤差,改善控制器的抗干擾特性和自修復(fù)能力,在模型參數(shù)未知的情況下,保證了系統(tǒng)的跟蹤性能。針對(duì)四旋翼直升機(jī)姿態(tài)和位置系統(tǒng)的外部干擾、建模不確定性及執(zhí)行器部分失效問(wèn)題,由于非線性程度較高,上述自適應(yīng)系統(tǒng)不再適用。故本文設(shè)計(jì)了基于滑模自適應(yīng)控制的自修復(fù)方案。首先,基于時(shí)間尺度分析和聯(lián)級(jí)控制系統(tǒng)理論,將非線性控制系統(tǒng)分解四回路聯(lián)級(jí)控制系統(tǒng);然后,針對(duì)存在的不確定性,對(duì)每個(gè)回路設(shè)計(jì)故障觀測(cè)器;接著,針對(duì)系統(tǒng)參數(shù)未知的問(wèn)題,提出自適應(yīng)參數(shù)估計(jì)算法,估計(jì)系統(tǒng)參數(shù)及控制器參數(shù),保證系統(tǒng)在參數(shù)未知下的魯棒性;最后,為了保證嵌套的可行性,分析各回路收斂關(guān)系,得到各回路參數(shù)之間的不等式關(guān)系。最后,針對(duì)無(wú)故障、強(qiáng)干擾、多種故障等問(wèn)題,對(duì)以上三個(gè)方案分別進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明了方法的有效性和實(shí)用性。
【關(guān)鍵詞】：飛機(jī) 執(zhí)行器故障 參數(shù)不確定性 外部干擾 自適應(yīng)容錯(cuò)控制 觀測(cè)器
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V267
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注釋表10-11
• 縮略詞11-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題背景及研究意義12-13
• 1.2 本課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 本文主要研究工作與內(nèi)容安排16-18
• 第二章 高超聲速飛行器的多故障魯棒自適應(yīng)控制18-30
• 2.1 引言18-19
• 2.2 高超聲速飛行器的非線性縱向模型19-20
• 2.3 針對(duì)完全失效故障的自適應(yīng)觀測(cè)器設(shè)計(jì)20-22
• 2.4 針對(duì)緩變故障和模型不確定性的支持向量機(jī)補(bǔ)償控制器設(shè)計(jì)22-25
• 2.5 仿真驗(yàn)證及結(jié)果分析25-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第三章 三自由度飛行器改進(jìn)模型及基于自適應(yīng)控制的多故障自修復(fù)控制30-38
• 3.1 引言30-31
• 3.2 三自由度飛行器改進(jìn)模型31-33
• 3.3 基于自適應(yīng)控制的多故障自修復(fù)控制器設(shè)計(jì)33-35
• 3.4 仿真驗(yàn)證及結(jié)果分析35-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第四章 含有未知參數(shù)的四旋翼飛行器多故障自修復(fù)控制38-56
• 4.1 引言38-39
• 4.2 四旋翼飛行器動(dòng)力學(xué)模型39-40
• 4.3 聯(lián)級(jí)控制系統(tǒng)基本控制器設(shè)計(jì)40-44
• 4.4 針對(duì)執(zhí)行器部分失效故障的滑模自修復(fù)控制器設(shè)計(jì)44-47
• 4.5 針對(duì)未知參數(shù)的自適應(yīng)容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)47-48
• 4.6 各控制器間的時(shí)間尺度分析48-49
• 4.7 仿真驗(yàn)證及結(jié)果分析49-55
• 4.8 本章小結(jié)55-56
• 第五章 總結(jié)與展望56-59
• 5.1 工作總結(jié)56-57
• 5.2 研究展望57-59
• 參考文獻(xiàn)59-65
• 致謝65-66
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文、專利66

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳宗基,張洪鉞;自適應(yīng)控制在飛機(jī)控制中的應(yīng)用[J];航空學(xué)報(bào);1985年06期

2 王正志,張良起;梯格形自適應(yīng)控制[J];國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào);1989年03期

3 袁震東;;自適應(yīng)控制的存在問(wèn)題與發(fā)展趨勢(shì)[J];電氣自動(dòng)化;1997年05期

4 王大慶,丁崇生,葛思華,何鉞;自適應(yīng)控制收斂速度的研究[J];機(jī)床與液壓;1997年06期

5 孫艷娜,郭慶鼎;應(yīng)用H~∞控制律的魯棒自適應(yīng)控制[J];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2000年05期

6 魏紅根;自適應(yīng)控制引入車間[J];世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng);2001年01期

7 馮永浩,李云,宋浩;一種用于功率自適應(yīng)控制的有效方法[J];空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年02期

8 郭慶鼎,孫艷娜;H~∞控制律用于自適應(yīng)控制的整體有界性證明[J];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2003年05期

9 陳強(qiáng),李磊民,駱遠(yuǎn)福;自適應(yīng)控制技術(shù)在不規(guī)則顆粒精稱量中的應(yīng)用[J];西南科技大學(xué)學(xué)報(bào);2003年01期

10 安世奇,孫一康,王京;簡(jiǎn)單自適應(yīng)控制的算法與發(fā)展[J];電機(jī)與控制學(xué)報(bào);2004年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李傳慶;劉廣生;;無(wú)模型自適應(yīng)控制理論的研究進(jìn)展[A];全國(guó)自動(dòng)化新技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)會(huì)議論文集（一）[C];2005年

2 周淑秋;韓志剛;;同參數(shù)估計(jì)對(duì)偶的自適應(yīng)控制新算法[A];1998年中國(guó)智能自動(dòng)化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];1998年

3 秦濱;楊艷梅;韓志剛;;模型未知系統(tǒng)的無(wú)模型自適應(yīng)控制[A];1995中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1995年

4 徐國(guó)凱;張秀玲;吳忠強(qiáng);;從參考模型取狀態(tài)的混合自適應(yīng)控制方案[A];1995中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1995年

5 張紀(jì)會(huì);武玉強(qiáng);初學(xué)導(dǎo);;輸入受限的自適應(yīng)控制[A];1996中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1996年

6 延俊華;郭三明;楊凌霄;;電機(jī)串阻起動(dòng)的負(fù)荷自適應(yīng)控制[A];1996中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1996年

7 侯忠生;黃文虎;;一類非性系統(tǒng)的間接自適應(yīng)控制[A];1996年中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];1996年

8 張紀(jì)會(huì);周紹生;武玉強(qiáng);初學(xué)導(dǎo);;一類輸入受限制系統(tǒng)的自適應(yīng)控制[A];1996年中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];1996年

9 鐘曉敏;方建安;邵世煌;;基于神經(jīng)元混沌自適應(yīng)控制[A];1997年中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];1997年

10 方錦清;黃良玉;羅曉曙;;半導(dǎo)體激光的混沌化及混沌自適應(yīng)控制[A];第二十四屆中國(guó)控制會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 羌菊興 舒縈 凌鷹鶴 羅文欽（作者單位：寶鋼集團(tuán)寶鋼股份公司）;自適應(yīng)控制技術(shù)確保精確軋制[N];中國(guó)冶金報(bào);2005年

2 本報(bào)記者 王笑梅;為了“中國(guó)制造”更完美[N];遼寧日?qǐng)?bào);2009年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吳健;基于逼近器的自適應(yīng)控制新方法[D];西安電子科技大學(xué);2015年

2 金尚泰;無(wú)模型學(xué)習(xí)自適應(yīng)控制的若干問(wèn)題研究及其應(yīng)用[D];北京交通大學(xué);2008年

3 卜旭輝;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)無(wú)模型自適應(yīng)控制與學(xué)習(xí)控制的魯棒性問(wèn)題研究[D];北京交通大學(xué);2011年

4 張敏;復(fù)雜非線性系統(tǒng)的智能自適應(yīng)控制研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

5 管成;非線性系統(tǒng)的滑模自適應(yīng)控制及其在電液控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2005年

6 王衛(wèi)紅;無(wú)模型自適應(yīng)控制理論幾類問(wèn)題的研究[D];北京交通大學(xué);2008年

7 王晶;基于智能技術(shù)的非線性系統(tǒng)穩(wěn)定自適應(yīng)控制[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（計(jì)算技術(shù)研究所）;1999年

8 王永富;非線性系統(tǒng)的模糊建模與自適應(yīng)控制及其應(yīng)用[D];東北大學(xué);2005年

9 周紹生;應(yīng)用反推技術(shù)設(shè)計(jì)H_∞及自適應(yīng)控制系統(tǒng)的研究[D];東南大學(xué);2001年

10 翟軍勇;基于多模型切換的智能控制研究[D];東南大學(xué);2006年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張淼;模型參考自適應(yīng)切換控制器的設(shè)計(jì)[D];河北大學(xué);2015年

2 李慶哲;無(wú)模型自適應(yīng)控制在隧道窯控制中的應(yīng)用研究[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

3 王天鈺;變速風(fēng)電機(jī)組建模與仿真研究[D];西南交通大學(xué);2015年

4 柳思宇;二級(jí)倒立擺的多模型自適應(yīng)控制[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

5 張書珍;互聯(lián)系統(tǒng)的分散自適應(yīng)控制[D];曲阜師范大學(xué);2015年

6 胡金波;基于以太網(wǎng)的直流電機(jī)自適應(yīng)控制研究[D];河南科技大學(xué);2015年

7 秦奇;飛行器縱向軌跡的L1自適應(yīng)控制[D];北京理工大學(xué);2015年

8 胡書昌;Boost型開(kāi)關(guān)功率變換器區(qū)域自適應(yīng)控制研究[D];重慶大學(xué);2015年

9 冷艷村;非線性無(wú)模型自適應(yīng)控制及其在過(guò)程控制中的應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2015年

10 孫乾;車載自組織網(wǎng)絡(luò)中周期性安全消息廣播的研究[D];北京交通大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：918689