基于神经网络的电动舵回路容错控制方法研究.pdf

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1、基于神经网络的电动舵回路容错控制方法研究黄志毅，章卫国，顾伟，刘小雄(西北工业大学自动化学院，陕西西安710072)MethodofNeuralNetworkFaultToleranceControlforActuatorsHUANGZhi—yi。ZHANGWei—guo，GUWei，LIUXiao—xiong(CollegeofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)摘要：为了克服电动舵回路故障和非线性因素

2、0引言的影响，提出一种基于神经网络误差反馈学习的电动舵机容错控制器设计方法，根据电动舵机系统动电动舵机作为舵回路的执行元件，工作时拖动力学特征建立系统非线性数学模型，采用反馈误差的负载(舵面上的铰链力矩)随飞行状态而改变，这学习控制律进行神经网络容错控制，由参考信号和对舵机的工作及舵回路的构成有很大的影响。特别实际输出信号对比产生的误差信号驱动神经网络学是对于复杂的飞行任务，舵回路而可靠性受到极大习从而产生控制信号，以达到实现容错重构控制的地的挑战。采用容错控制技术能够在不增加硬件成目的，仿真结果

3、表明，神经容错网络控制器能够达到本的基础上提高系统的安全可靠性。近年来，已有满意的控制效果。大量的文献研究基于神经网络方法的电动舵回路控关键词：电动舵回路；神经网络；容错控制；误差制器设计与容错控制，YuLu采用2个神经网络结学习构进行执行器非线性补偿设计]，MasahiroOhka中图分类号：V24应用多层前向神经网络设计微型执行器的控制文献标识码：A器[2]，NardenioA设计了基于滑模理论的神经网络文章编号：1001—2257(2012)04—0018一O4动态控制器进行机器人电动执行器

4、控制[3]，SureshAbstract：InordertorestraintheinfluenceofS提出一种新的模型跟随直接自适应神经网络容错faultandnonlinearintheactuators，aneuralnet—控制器的设计方法，能很好的抑制外部扰动和故障workactivefaulttolerancecontrolmethodisintro—情况_4]，RyotaHaga应用神经网络反馈误差学习技ducedbyapplyingerrorfeedbacklearningcon

5、trol术进行自适应容错控制系统设计_5]。law，whichisbasedonneuralnetworkmodel—fol—综上所述，神经网络控制技术能有效地实现对lowingadaptivecontroltheory．Consideredthedy—存在多种不确定性及难以确切描述的非线性复杂过namicsofactuators，thenonlinearmathematical程的控制E6-83，提高控制系统的可靠性和容错性。modelofactuatorsisbuild．Neuralnetwo

6、rk针对电动舵机存在建模误差、非线性以及故障情况的影响，利用神经网络能够任意逼近非线性系统的weightsareadjustedaccordingtotheproposedlearningalgorithm．Thecontrolsignalisbrought能力，进行基于反馈误差学习的神经网络容错控制throughtheneuralnetworklearningprocesswhich器设计，仿真结果表明了算法的有效性。isdrovebyerrorsignalwhichisproducedbyco

7、n—1电动舵机数学模型trastingreferencemode1andrea1system．Basedontheabovemethod，thefaulttolerancecontrolsys—研究的舵机为直线位移电动舵机，由直流电机、位置传感器、旋转变压器和滚珠丝杠等组成。舵机ternsareachievedbysimulation．Keywords：actuators；networkneura1；fault控制器以DSP芯片为处理器的控制系统结构。整个系统由基本的伺服电机控制系统组成，其工作原

8、tolerancecontrol；errorfeedbacklearning理为在电机控制电压作用下满足电枢电压平衡方收稿日期：2011—11一O1程、电磁力矩方程、反电势方程和电机力矩平衡方·18·《机械与电子》2O12(4)回程，上述4个方程和舵面负载力矩方程构成电动舵对象并联，当参考输入r(￡)同时加到系统和参考模机的数学模型，以控制电压的g为输入，电机转动的型时，由于对象的初始参数未知，控制器的初始参数位置量为输出的电动舵机非线性数学模型如下：不会调整的很好，此时()≠Y(