具有间歇性执行器故障的非线性系统自适应CFB控制

控制系统的执行器经常发生各种未知的间歇性故障.如何有效地处理这些故障对系统的影响是一个难题.针对一类不确定严格反馈非线性系统,提出一种自适应CFB(Command filtered backstepping)控制方案解决了间歇性执行器故障的补偿问题.利用神经网络逼近控制器中的未知函数,并采用投影算子实时在线更新控制器中的估计参数使得参数估计值随着故障次数的累积而不断增加的问题被消除.提出改进的Lyapunov函数证明了所提出的方案能够保证所有闭环信号的有界性,同时建立了跟踪误差与Lyapunov函数跳变幅度,最小故障时间间隔,设计参数之间的关系.如果Lyapunov函数的跳变幅度越小以及两个连...

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Published in自动化学报 Vol. 48; no. 10; pp. 2442 - 2461
Main Authors 乃永强, 杨清宇, 周文兴, 杨莹
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国航天员科研训练中心 北京100094%湍流与复杂系统国家重点实验室,北京大学工学院力学与工程科学系 北京100871 01.10.2022
西安交通大学自动化科学与工程学院 西安710049%西安交通大学自动化科学与工程学院 西安710049
Subjects
间歇性执行器故障
自适应控制
非线性系统
CFB
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ISSN0254-4156
DOI10.16383/j.aas.c190673

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Summary:控制系统的执行器经常发生各种未知的间歇性故障.如何有效地处理这些故障对系统的影响是一个难题.针对一类不确定严格反馈非线性系统,提出一种自适应CFB(Command filtered backstepping)控制方案解决了间歇性执行器故障的补偿问题.利用神经网络逼近控制器中的未知函数,并采用投影算子实时在线更新控制器中的估计参数使得参数估计值随着故障次数的累积而不断增加的问题被消除.提出改进的Lyapunov函数证明了所提出的方案能够保证所有闭环信号的有界性,同时建立了跟踪误差与Lyapunov函数跳变幅度,最小故障时间间隔,设计参数之间的关系.如果Lyapunov函数的跳变幅度越小以及两个连续故障之间的时间间隔越长,系统的稳态跟踪指标越好.通过迭代计算建立了暂态跟踪误差指标的均方根型界.该界表明了通过选择恰当的设计参数,可改善系统的暂态指标.仿真结果表明了所提方案的有效性.
ISSN:0254-4156
DOI:10.16383/j.aas.c190673