一类非线性系统的执行器故障最优自适应补偿控制

摘要

本文针对多输入多输出(MIMO)连续仿射非线性系统的执行器故障最优跟踪问题，分别从状态跟踪、输出跟踪和系统不确定性等方面进行了研究。文中利用自适应动态规划、神经网络、自适应补偿控制等方法，对于MIMO非线性系统的执行器故障提出了一套最优自适应补偿控制方法。
　　首先，对于一类具有执行器故障的多输入多输出仿射非线性系统状态跟踪问题设计了最优自适应补偿控制律。考虑系统的执行器卡死和部分失效故障，设计自适应参数调整律估计执行器故障参数，通过神经网络构造评价网来近似系统的代价函数，并采用在线自适应的方式调节神经网络权值，得到系统的近似最优输入。设计的控制律能够保证系统在执行器故障时闭环稳定，有效跟踪给定的状态参考信号。
　　其次，为了扩大系统可处理的工程对象，本文针对一类具有执行器故障的MIMO连续仿射非线性系统输出跟踪问题，考虑系统的执行器卡死、部分失效故障，设计了基于神经网络和自适应动态规划的最优自适应补偿输出跟踪控制律。所设计的控制律能够保证系统在执行器故障时闭环稳定，有效跟踪给定的输出参考信号，并且提出的输出跟踪控制方法进一步简化了上一章的状态跟踪算法。
　　再次，考虑系统的不确定性和外界干扰，在通过设计状态观测器并利用神经网络对系统不确定性进行估计的基础上，设计了基于自适应动态规划的最优自适应补偿控制律。该控制方案应用到系统模型具有未知项的无尾飞翼飞行器纵向非线性动力学模型上。
　　在本文中所提控制律设计方法均使用无尾飞翼飞行器纵向非线性动力学模型做为验证对象，利用MATLAB仿真软件实现对飞机容错控制进行仿真，仿真结果表明了本文所提方法的有效性。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究现状

1.3 课题研究的内容与创新点

第二章 动态规划控制理论

2.1 引言

2.2 动态规划的基本原理

2.3 自适应动态规划

2.4 本章小结

第三章 非线性系统执行器故障最优自适应状态跟踪控制

3.1 引言

3.2 问题描述

3.3 控制律设计

3.4 仿真算例

3.5 本章小结

第四章 非线性系统执行器故障最优自适应输出跟踪控制

4.1引言

4.2问题描述

4.3 控制律设计

4.4 仿真算例

4.5 本章小结

第五章 不确定性非线性系统执行器故障最优自适应输出跟踪控制

5.1引言

5.2问题描述

5.3 设计容错控制律

5.4 仿真算例

5.5 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 本文工作与贡献

6.2 工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文