基于模糊控制的容错控制技术及其应用

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T-S模糊模型在非线性系统中有着重要的地位。它不仅简化了非线性系统控制器的设计过程,而且提供了一套完整的分析非线性系统的方法。因此,对T-S模糊模型的分析具有十分重要的地位。在实际系统中,往往会有各种故障的发生。如果不对存在隐患的系统进行可靠的容错设计,则可能会带来巨大的人力物力上的损失。因此,本文在T-S模糊模型的框架下设计的容错控制算法具有十分重要的理论意义和应用价值。首先,本文针对T-S模糊模型控制器设计中的保守性的问题,采用了前提不匹配的隶属度函数的形式,为设计人员提供了更为灵活的控制器设计方法。在此基础上,考虑了系统遭受调节器效率损失的情形,对其设计了一套容错控制算法。使得系统在已知上下边界的调节器效率损失故障发生时,仍然能够保持预先设定好的性能指标,并给出了一个仿真例子说明算法的可行性。其次,为了进一步的降低控制器设计的保守性,研究了局部稳定的控制器设计方法,为前面的系统设计了一个能够在预先设定好的集合范围内保持稳定的控制器的形式。然后将该方法用到前面的容错控制框架中的标称系统的设计中,得到局部稳定的调节器效率损失下的容错控制系统。然后,由于实际系统可能同时遭受多个故障,所以研究来了系统在调节器加性误差和传感器误差以及外界干扰下的容错控制算法。为此设计了一个自适应的模糊观测器,用来同时观测系统的状态和系统的故障系数,并通过仿真例子说明所设计的算法可以得到很好的状态估计值和故障系数的估计值。最后,在近空间飞行器的T-S模糊模型下对前面设计的算法一一进行了验证。分别对近空间飞行器在调节器效率损失下的容错控制算法,局部稳定的调节器效率损失下的容错控制算法,以及调节器加性误差和传感器加性误差同时存在时的容错控制算法进行了仿真。最后得到了理想的结果。
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