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执行机构故障的航天器姿态容错控制 被引量:19
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作者 耿云海 金荣玉 +1 位作者 陈雪芹 李冬柏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1186-1194,共9页
针对航天器执行机构(飞轮)故障的姿态控制问题,基于线性变参数(LPV)系统设计鲁棒变增益PID容错控制。考虑转动惯量随时间变化和执行机构乘性故障,将航天器姿态动力学转化为不确定LPV系统。设计控制器时,利用仿射二次稳定的方法降低控制... 针对航天器执行机构(飞轮)故障的姿态控制问题,基于线性变参数(LPV)系统设计鲁棒变增益PID容错控制。考虑转动惯量随时间变化和执行机构乘性故障,将航天器姿态动力学转化为不确定LPV系统。设计控制器时,利用仿射二次稳定的方法降低控制算法的保守性,引入保性能控制保证系统的鲁棒性。仿真结果表明,控制方法是有效的。 展开更多
关键词 航天器姿态控制 容错控制 执行机构故障 线性变参数(LPV) 鲁棒变增益控制
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基于UIO的航空发动机执行机构故障诊断 被引量:9
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作者 何皑 覃道亮 +1 位作者 孔祥兴 王曦 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期98-104,共7页
为了提高航空发动机诊断过程中对噪声干扰和模型参数变化的鲁棒性,应用UIO(Unknown Input Ob-server)理论估计发动机动态系统的工作状态,通过干扰正交投影弱化外界干扰对状态估计的影响,处理了航空发动机执行机构的故障诊断问题。对航... 为了提高航空发动机诊断过程中对噪声干扰和模型参数变化的鲁棒性,应用UIO(Unknown Input Ob-server)理论估计发动机动态系统的工作状态,通过干扰正交投影弱化外界干扰对状态估计的影响,处理了航空发动机执行机构的故障诊断问题。对航空发动机执行机构设计一组UIO观测器,其中每个UIO用于监测估计对应执行机构的故障偏移量,计算系统输出理论估计值与发动机实际测量信号间的残差数据,分析残差队列的幅值特性,实现航空发动机执行机构系统的故障检测和隔离。某型涡扇发动机上的实验结果表明,与Kalman滤波算法相比,UIO诊断方法更能鲁棒地检测和隔离出执行机构故障。 展开更多
关键词 航空发动机 发动机控制 执行机构故障 故障检测 故障隔离
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面向执行机构故障的四旋翼无人机主动容错飞行控制方法研究 被引量:14
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作者 邢小军 陈潇然 +1 位作者 黄龙亮 范东生 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期748-753,共6页
四旋翼无人机在执行高负荷、长航时任务时,桨叶的疲劳断裂易导致无人机失控甚至坠毁。针对这一问题,提出了一种基于积分滑模控制的四旋翼无人机主动容错飞行控制方法。首先通过运动学和动力学分析建立了执行机构故障时无人机的非线性模... 四旋翼无人机在执行高负荷、长航时任务时,桨叶的疲劳断裂易导致无人机失控甚至坠毁。针对这一问题,提出了一种基于积分滑模控制的四旋翼无人机主动容错飞行控制方法。首先通过运动学和动力学分析建立了执行机构故障时无人机的非线性模型,再构造观测器对执行机构故障进行实时观测,并据此设计积分滑模控制律对无人机的位置和姿态控制回路进行补偿。数字仿真和飞行实验结果均表明所给出的方法具有较强的容错能力,在单只桨叶部分断裂的情况下,该方法可有效地实现无人机的位置和姿态稳定并具有良好的动、静态特性。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 执行机构故障 滑模控制 容错控制
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网络化飞行器执行机构故障自适应容错控制 被引量:1
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作者 董朝阳 马奥家 +1 位作者 王青 后德龙 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期691-698,共8页
针对存在随机短时延和外部干扰的网络化飞行器执行机构故障问题,提出了一种自适应容错控制方法。首先利用扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)对系统不确定性进行估计,并构建了自抗扰控制器对不确定性进行补偿。在此基础上,设... 针对存在随机短时延和外部干扰的网络化飞行器执行机构故障问题,提出了一种自适应容错控制方法。首先利用扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)对系统不确定性进行估计,并构建了自抗扰控制器对不确定性进行补偿。在此基础上,设计了一种基于跟踪误差的自适应容错控制方法。当执行机构发生未知故障后执行机构指令能自适应逼近设计值,使得重构的控制系统精确跟踪参考模型。最后利用Lyapunov函数方法证明了闭环控制系统的有界稳定。数值仿真校验了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 飞行器 网络控制系统 执行机构故障 自适应容错
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考虑执行机构故障的导弹姿态控制系统的集成容错控制 被引量:2
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作者 曹祥宇 胡昌华 乔俊峰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期938-945,共8页
研究了一类发动机十字型布局的导弹姿态控制系统的容错控制问题,提出了一种考虑执行机构故障的导弹姿态控制系统集成容错控制方法。该方法针对执行机构的恒增益变化故障和卡死故障,首先提出了集成容错控制的总体策略,然后分别基于线性... 研究了一类发动机十字型布局的导弹姿态控制系统的容错控制问题,提出了一种考虑执行机构故障的导弹姿态控制系统集成容错控制方法。该方法针对执行机构的恒增益变化故障和卡死故障,首先提出了集成容错控制的总体策略,然后分别基于线性矩阵不等式方法和故障补偿思想,给出了在圆盘极点指标和H∞指标两个相容指标约束下的状态反馈满意容错控制器和故障补偿器的设计方法。最后在Matlab/Simulink环境下将该方法应用于导弹姿态控制系统进行仿真实验,结果表明了该方法的有效性和可行性。 展开更多
关键词 执行机构故障 导弹 姿态控制系统 容错控制
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基于事件触发强跟踪滤波的卫星系统故障估计
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作者 刘娇娇 薛婷 钟麦英 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第2期272-280,共9页
针对卫星姿态控制系统执行机构故障估计问题,本文提出一种基于动态事件触发的强跟踪滤波(STF)方法.通过将系统执行机构故障增广为系统状态向量,在动态事件触发机制下,采用STF方法设计故障估计器,并对估计器进行线性化处理得到状态估计... 针对卫星姿态控制系统执行机构故障估计问题,本文提出一种基于动态事件触发的强跟踪滤波(STF)方法.通过将系统执行机构故障增广为系统状态向量,在动态事件触发机制下,采用STF方法设计故障估计器,并对估计器进行线性化处理得到状态估计误差系统,从而实现增广状态估计误差与事件触发误差完全解耦.基于此,故障估计器的设计问题转化为寻找能够最小化增广状态估计误差协方差的滤波器增益矩阵,且增益矩阵的设计与事件参数设置相互独立.与现有的事件触发故障估计方法相比,本文所提方法的主要贡献在于能够使得增广状态估计误差与事件触发误差完全解耦.最后,通过一个卫星姿态控制系统验证了所提算法的有效性. 展开更多
关键词 卫星姿态控制 执行机构故障 动态事件触发机制 强跟踪滤波器 增广系统
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无人机故障诊断研究进展 被引量:7
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作者 刘金富 黄頔 王文林 《控制工程》 CSCD 北大核心 2022年第3期428-434,共7页
无人机是集航空、电子、计算机控制、信息和传感等技术于一体的复杂系统,在军事和民用领域具有广泛的应用。无人机常见的故障以及诊断方法是研究的热点内容,结合国内外研究现状,介绍了无人机传感器故障分类及6种传感器故障诊断方法,以... 无人机是集航空、电子、计算机控制、信息和传感等技术于一体的复杂系统,在军事和民用领域具有广泛的应用。无人机常见的故障以及诊断方法是研究的热点内容,结合国内外研究现状,介绍了无人机传感器故障分类及6种传感器故障诊断方法,以及执行机构故障、推进系统故障和通信故障等内容,旨在为无人机的故障诊断提供参考。 展开更多
关键词 无人机 传感器故障 执行机构故障 故障诊断
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无人机飞控系统故障诊断技术研究综述 被引量:5
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作者 安雪 李少波 +1 位作者 张仪宗 张安思 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2023年第24期1-15,共15页
近年来,无人机因其运行成本低、机动性强等独特优势被广泛应用于军民各复杂领域;同时,复杂多样的任务对无人机系统的可靠性和安全性提出了更高的要求。无人机故障诊断技术能够及时准确地提供诊断结果,有助于无人机的维护、保养与维修,... 近年来,无人机因其运行成本低、机动性强等独特优势被广泛应用于军民各复杂领域;同时,复杂多样的任务对无人机系统的可靠性和安全性提出了更高的要求。无人机故障诊断技术能够及时准确地提供诊断结果,有助于无人机的维护、保养与维修,对提升无人机的作战效能具有重要意义。因此,从无人机的飞控系统剖析各类常见故障的机理,并进行故障归类。主要围绕飞控系统中的传感器、执行器和其他部件的故障诊断技术,分析总结了无人机故障诊断技术的研究方法和现状。探讨了无人机故障诊断技术面临的主要挑战,并指出了未来的发展方向;旨在为无人机故障诊断技术领域研究人员提供一定参考,促进我国无人机故障诊断技术水平的提升。 展开更多
关键词 无人机 传感器故障 执行机构故障 故障诊断
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横滚输出残差的X字舵航行器故障检测
9
作者 高立娥 路尧 魏静 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2008年第8期69-70,共2页
首先介绍了X字舵航行器的执行机构硬故障对运行状态的影响,然后基于其在横滚通道的稳定性,重点研究了一种适用于多弹道的残差构造形式来检测这种故障。最后通过建立鱼雷动力学、运行学模型和模拟故障模型,验证了残差格式的有效性。这为... 首先介绍了X字舵航行器的执行机构硬故障对运行状态的影响,然后基于其在横滚通道的稳定性,重点研究了一种适用于多弹道的残差构造形式来检测这种故障。最后通过建立鱼雷动力学、运行学模型和模拟故障模型,验证了残差格式的有效性。这为构建X字舵航行器故障综合诊断重构系统完成了重要一环。 展开更多
关键词 X字舵 执行机构故障 横滚输出残差 故障检测
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输入输出受限的无人机防滑刹车系统容错控制 被引量:8
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作者 孙辉 闫建国 屈耀红 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1132-1140,共9页
针对无人机防滑刹车系统工作过程中同时出现系统输出滑移率稳定区域受限、控制输入饱和与刹车执行机构故障的多重约束问题,提出了一种基于障碍Lyapunov形式的自适应神经网络反演容错控制器的设计方法。当刹车执行机构发生故障时,通过自... 针对无人机防滑刹车系统工作过程中同时出现系统输出滑移率稳定区域受限、控制输入饱和与刹车执行机构故障的多重约束问题,提出了一种基于障碍Lyapunov形式的自适应神经网络反演容错控制器的设计方法。当刹车执行机构发生故障时,通过自适应神经网络补偿刹车系统中的非线性及不确定项。根据反演设计原理,应用神经网络输出设计相应的容错控制律,同时,在控制器的设计中引入鲁棒切换控制项,优化系统快速容错的暂态性能。首先本文设计的容错控制器无需精确获取执行机构在线故障的重构信息,也能使刹车闭环系统能够快速稳定,然后基于Lyapunov方法分析了系统的稳定性,最后通过数值仿真结果表明,所提出的容错控制算法能够有效地保证刹车执行机构故障时控制系统的稳定性和有效性。 展开更多
关键词 防滑刹车 LYAPUNOV 容错控制 执行机构故障 输入输出受限
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导弹增量式自适应容错控制系统设计 被引量:2
11
作者 方艺忠 陆宇婷 +1 位作者 韩拓 胡庆雷 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期920-928,共9页
导弹在实际飞行中存在气动参数不确定、执行机构故障等问题,从而对导弹飞行控制系统稳定性与操控能力造成严重影响。为此,设计一种增量式自适应容错控制方法,在实现导弹安全控制的同时,兼顾姿态控制算法时效性与可靠性。建立面向控制的... 导弹在实际飞行中存在气动参数不确定、执行机构故障等问题,从而对导弹飞行控制系统稳定性与操控能力造成严重影响。为此,设计一种增量式自适应容错控制方法,在实现导弹安全控制的同时,兼顾姿态控制算法时效性与可靠性。建立面向控制的三通道耦合姿态动力学模型;考虑系统不确定性和执行机构故障,基于增量式动态逆方法设计导弹被动容错控制律;基于自适应滑模控制与增量式动态逆方法,设计增量式动态逆自适应容错控制律,并对系统残差进行分析比较;通过某典型全弹道姿态跟踪任务,验证舵面故障下的姿态跟踪特性。仿真结果表明:所提方法在故障未知的情况下,能够保证飞行控制系统的鲁棒性与容错能力,实现导弹的安全可靠控制。 展开更多
关键词 导弹 容错控制 增量式动态逆 鲁棒控制 执行机构故障
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基于迭代学习观测器的卫星姿态滑模容错控制 被引量:6
12
作者 张众正 叶东 孙兆伟 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期17-23,共7页
为解决卫星上反作用飞轮存在安装偏差、故障及外部干扰情况下的姿态控制问题,提出了一种基于迭代学习观测器的姿态容错控制方法。该方法通过设计迭代学习观测器,以较小的计算量实现对执行机构发生的故障以及安装偏差进行精确的估计。并... 为解决卫星上反作用飞轮存在安装偏差、故障及外部干扰情况下的姿态控制问题,提出了一种基于迭代学习观测器的姿态容错控制方法。该方法通过设计迭代学习观测器,以较小的计算量实现对执行机构发生的故障以及安装偏差进行精确的估计。并利用观测器的观测结果设计滑模控制器,使处于外部干扰条件下的卫星系统在执行机构发生故障的情况下可以快速稳定地完成姿态机动任务。进一步基于Lyapunov稳定性定理证明了迭代学习观测器及控制器的全局渐近稳定性。针对反作用飞轮存在不确定性及故障的情况下进行仿真,仿真结果表明,与同类容错控制方法相比,所提方法可以更加快速精确地对故障进行估计并完成姿态控制。 展开更多
关键词 不确定性 执行机构故障 迭代学习观测器 滑模控制 容错控制
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高超声速飞行器的自适应容错控制 被引量:3
13
作者 岳彬 马文 呼卫军 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期521-529,共9页
针对高超声速飞行器同时存在多源干扰和执行机构故障的问题,提出一种自适应容错控制策略,建立多源干扰和执行机构故障同时存在的飞行器模型。设计一种自适应可重构复合控制器,通过动态调节控制器参数补偿执行机构故障对姿态控制系统的... 针对高超声速飞行器同时存在多源干扰和执行机构故障的问题,提出一种自适应容错控制策略,建立多源干扰和执行机构故障同时存在的飞行器模型。设计一种自适应可重构复合控制器,通过动态调节控制器参数补偿执行机构故障对姿态控制系统的影响。对多源干扰的上界进行估计,并结合双曲正切函数补偿多源干扰的影响,使得所设计的控制器在多源干扰和执行机构故障同时存在情况下具有优良的控制性能。虚拟控制指令微分量求解困难,为此在控制器设计中使用1阶滤波器对虚拟控制指令进行滤波处理,避免了复杂的求导过程。利用Lyapunov方法证明了所设计控制器的渐进稳定性,仿真算例结果表明了自适应容错控制策略的可行性和有效性。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 多源干扰 执行机构故障 容错控制 自适应控制
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自动驾驶汽车状态估计的矩阵加权自适应扩展卡尔曼滤波方法 被引量:6
14
作者 初宏伟 张颖 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2022年第5期50-55,共6页
针对自动驾驶汽车状态和故障估计问题,基于自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)理论提出了一种矩阵加权多传感器信息融合估计方法。首先,将自动驾驶汽车运动学模型进行离散化处理;然后,以极小化多传感器量测估计误差向量均方和为目标,采用拉格... 针对自动驾驶汽车状态和故障估计问题,基于自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)理论提出了一种矩阵加权多传感器信息融合估计方法。首先,将自动驾驶汽车运动学模型进行离散化处理;然后,以极小化多传感器量测估计误差向量均方和为目标,采用拉格朗日极值求解方法设计了矩阵加权多传感器信息融合方法;最后,在低精度传感器、高精度传感器、融合估计3种条件下仿真验证该方法的正确性。结果表明,与单个传感器情形相比较,所提出的方法能较好地估计自动驾驶汽车的位置、航向角、速度信息以及执行机构故障信息,为自动避障、自动泊车等精准测控任务提供参考。 展开更多
关键词 自动驾驶汽车 多传感器 状态估计 执行机构故障 卡尔曼滤波
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