一类动态非线性系统的主动容错控制方法研究

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1、摘要摘要题目：一类动态非线性系统的主动容错控制方法研究专业：控制理论与控制工程硕士研究生：李晓娓导师：朱大奇崔宝同教授本文以动态非线性、有界不确定性故障系统为研究对象，对已有的一种主动容错控制方法进行了更深入的仿真研究．并提出了对多输入多输出(MIMO)系统可以用多个神经网络学习的方法进行故障辨识，进而实现容错控制．具体以基于信度分配的CMAC神经网络作为在线故障诊断的手段，并用离散滑模控制技术实现控制规律的在线重构．在以往的研究中，只是单输入单输出(SISO)针对系统分别发生单突发或者单渐进故障的研究，对多故障情况，

2、例如双突发故障、双渐进故障以及混合性故障情况(先渐进后突发性和先突发后渐进性等故障模式)并没进行研究讨论．而容错控制研究的目的是为了进行实际应用，考虑到实际应用中的复杂性，因此针对此算法还有必要研究其在多故障情况下的容错情况，并进行实例仿真研究．对多故障主动容错控制来说，需要考虑两个同等重要的问题：一是故障诊断和检测策略问题，二是控制律如何重构的问题．本文具体分析了复杂多故障情况(CMF)发生的可能性因素，并给出了多变量诊断策略(MVDS)的方法和算法，然后利用改进的基于信度分配的CMAC神经网络进行在线故障诊断，基于

3、信度分配的CMAC算法利用激活单元先前学习次数作为可信度；先前学习次数越多，可信度越高，其权值调整越少．但未进一步考虑“新知识学习”与。旧知识遗忘”之间的平衡关系．而改进的基于信度分配的CMAC(ICA．CMAC)神经网络，保留了信度分配的权值学习思想，提出一种“平衡学习”概念，对信度分配规则进行改进．误差校正值与激活单元先前学习次数的负P次方成比例，通过选择最优的P参数来提高网络的学习速度与精度．利用该算法设计故障估计器，当把耦合故障表示成故障信号的组合时，该方法可推广到耦合故障的诊断中．综上所述，本文以动态非线性系

4、统为研究对象，以单故障决策理论为基础，针对多故障模式进行容错控制仿真研究．在不同的故障模式下，利用ICA-CMAC作为在线估计器进行故障诊断，并用离散滑模控制技术实现控制规律在线重构，从而实现对动态非线性系统的在线容错控制．关键词：小脑模型关节控制器(CMAC)；复杂多故障系统(cMF)；多变量诊断策略(MVDS)；基于信度分配的CMAC(CA—CMAC)；改进的信度分配CMAC(ICA．CMAC)；Ⅲ离散滑模控制(DSMC)；非线性系统；控制律重构；容错控制．ⅣAbstractTheme"Activefault-to

5、lerantcontrolmethordofaclassifieddynamicnon-linearsystemSupervisor：ZhuDaqiCuiBaotongSpecialty：ControltheoryandcontrolengineeringInthispaper,allactivefault—tolerantcontrolalgorithmmentionedforanonlinearsystemswithboundeduncertaintieswillbemadefurthersimulationres

6、earches．ForMIMOsystem，amethodoflearningamultidimensionalnonlinearfunctionusingmanymodified】OWdimensionalcerebellarmodelarticulationcontroller(CMAC)ispresented．Thefault-tolerantcontrollawcanberealizedbyutilizingtheeffectivecontrollawrcconfigurationstrategybasedon

7、slidingmodelcontrolalgorithm,usingidentificationalgorithmoftheimprovedCMACbasedonbalancedlearningestimatesfaultsfunction．Inthepastsimulationresearchs．onlyforsinglefailuresuch鹤singleabruptfilureorsingleincipientfailurehadbeenresearched，butformultifailuressuchasco

8、nsecutiveabruptfaults，consecutiveincil；lientfaultsormixedincipientandabruptfailurescaseshaven’tbeendiscusseddeeply．Thepurposeofsuccessfulfaulttoleranceisinrealapplica