不确定条件下控制分配问题的鲁棒优化方法

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1、第27卷第6期控制理论与应用Vol.27No.62010年6月ControlTheory&ApplicationsJun.2010文文文章章章编编编号号号:1000¡8152(2010)06¡0731¡07不不不确确确定定定条条条件件件下下下控控控制制制分分分配配配问问问题题题的的的鲁鲁鲁棒棒棒优优优化化化方方方法法法马建军,李文强,郑志强,胡德文(国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙410073)摘要:针对具有冗余执行机构的过驱动系统,在考虑控制效率不确定性的条件下,提出了一种基于鲁棒优化理论的控制分配算法.研究了原始不确定鲁棒优化模型的建立和基于椭球不确定集的

2、鲁棒对等式的转化问题,并推广到可由锥二次不等式表示的不确定集的情况.讨论了鲁棒优化控制分配算法的求解方法及其计算复杂度.最后,针对多操纵面飞机的最优控制分配问题与传统算法进行了仿真比较,结果表明鲁棒优化算法能有效降低控制效率不确定性的影响,使分配结果更为合理,从而具有更好的鲁棒性,同时能有效提高操纵面故障情况下闭环系统的控制重构能力,很好地改善了飞控系统的性能.关键词:控制效率;不确定性;控制分配;鲁棒优化;控制重构中图分类号:V249文献标识码:AControlofallocationunderuncertaintybasedonrobustoptimizationM

3、AJian-jun,LIWen-qiang,ZHENGZhi-qiang,HUDe-wen(CollegeofMechatronicsEngineeringandAutomation,NationalUniversityofDefenseTechnology,ChangshaHunan410073,China)Abstract:Arobustoptimalcontrolalgorithmforallocationisproposedforover-actuatedsystemswithredundantactuatorswhenthecontroleffectivene

4、ssisuncertain.Basedontheoriginaluncertainrobustoptimalmodel,westudytherobusttransformationfromtheellipsoidaluncertainsettoequality.Thisresultisextendedtotheuncertainsetrepresentedbyaconicquadraticinequality.Thesolutionofrobustcontrolofallocationisdiscussedalongwiththecomputationcomplexit

5、y.Simulationofthecontrolbyusingtheproposedalgorithminallocatingeffectorsinanaircraftwithmultipleeffectorsiscarriedout.Comparisonoftheresultswiththoseobtainedfromtraditionalalgorithmsshowsthattheproposedalgorithmeffectivelyreducestheimpactsoftheuncertaintyincontroleffectiveness,achievesam

6、orereasonableallocationandresultsinahigherrobustness.Meanwhile,itimprovesthecapabilityofcontrolreconfigurationfortheclosed-loopcontrolsystemintheeventofactuatorfailureintheflightcontrolsystem.Keywords:controleffectiveness;uncertainty;controlallocation;robustoptimization;controlreconfigurati

7、on1引引引言言言(Introduction)建模误差进行鲁棒设计的研究还很少[13],因此,研为了提高系统安全性,可靠性和有效性,控制系究不确定性条件下的控制分配问题具有重要意义.统通常被设计成具有冗余执行机构的过驱动系统.本文在分析现有方法局限性的基础上提出了一冗余执行机构的引入提高了系统可靠性的同时给控种新的鲁棒控制分配算法,首先分析了控制分配问制系统的设计带来以下两个问题:1)执行机构的冗题中的不确定性及其影响,建立了不确定条件下的余和耦合程度增强,如何有效的分配控制指令到各鲁棒优化模型,研究了基于椭球不确定集以及可锥个执行机构?