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带有驱动器冗余的欠驱动船舶的自适应容错控制

  带有驱动器冗余的欠驱动船舶的自适应容错控制_电子/电路_工程科技_专业资料。在本文中,一种非线性自适应控制容错策略的开发使得具有推力器冗余的欠驱动船舶可以遵循预定的路径行驶,尽管存在未知的系统参数以及由波浪、风和洋流引起的环境干扰.在设计和分析中涉及的技术包括使用反步法、参数投影技术和横向函数.结果表明,本文所提出的控制器,参考路径可以用任意小的跟

  DOI:10.13878 /i.jnuist.2018.02.002 黄江帅1 ? 胡睿1 带有驱动器冗余的欠驱动船舶的自适应容错控制 0? 引言 ? ? 非完整约束欠驱动系统的控制在过去几十年中受到了控制领域 的广泛关注. 这类系统的典型例子包括非完整移动机器人? 欠驱动船 舶?水下航行器和飞机的垂直起降飞机 ( VTOL) 等. 由于 Brockett 必要 条件不能满足 [1] ,所以连续时不变反馈控制器不能保证该类系统的 稳定性. 文献[2] 采用坐标变换的方法, 确保了系统的指数稳定性, 并 且可以使船舶的位置和航向跟踪上给定的目标. 文献 [ 3-4] 给出一种 连续时变跟踪控制器,将船舶跟踪系统转化为斜对称形式, 设计了时 变动态振荡器,解决了跟踪问题. 利用一个简单的状态反馈控制律可 4 个执行机构的自主水下航行器的指数稳定是可能的 [7] . 文献 [ 8] 提 出了一种全局鲁棒自适应控制器, 考虑恒定扰动和时变干扰, 可以使 船舶跟随给出的路径. 文献[ 9] 通过全局非线性坐标变换将船舶动力 学转化为仿射速度, 提出了一种用于欠驱动水面船舶跟踪控制的全 局部分状态反馈和输出反馈控制方案. 文献 [ 10] 基于李雅普诺夫函 数,针对欠驱动船舶提出了 2 种跟踪方案. 问题,它可能导致控制失效甚至更大事故. 为了可靠性和安全性,驱动 器故障补偿受到了广泛关注,并基于鲁棒控制 [13] ? 多模型 [14] ? 滑模控 制 [15-16] 等多种方法已取得了相当大的进展. 值得注意的是推力-力分 能同时容纳推力器故障和饱和的自主水下航行器的推力分配. 文献 [19] 提出了一种利用加权伪逆的故障诊断和调节系统. 文献 [ 20] 给 出了引入加权伪逆和量子粒子群优化的混合容错控制. 文献[21] 针对 全驱动表面容器的跟踪控制, 采用了反步法和模糊容错控制相结合 的方法. 不过,这些研究都集中在完全或过度驱动的系统上. 由于设备 收稿日期 2017-12-31 资助项目 国家自然科学基金青年基金(61703 061) 作者简介 黄江帅,男,博士,研究方向为欠驱动系统 控制.jshuang@ cqu.edu.cn 1 重庆大学 自动化学院,重庆,400044 摘要 在本文中, 一种非线性自适应控制 容错策略的开发使得具有推力器冗余的 欠驱动船舶可以遵循预定的路径行驶, 尽管存在未知的系统参数以及由波浪? 风和洋流引起的环境干扰. 在设计和分 析中涉及的技术包括使用反步法? 参数 投影技术和横向函数. 结果表明, 本文所 提出的控制器, 参考路径可以用任意小 的跟踪误差进行全局跟踪. 仿真结果证 明了该控制器的有效性. 关键词 欠驱动船舶;执行器故障;冗余性 中图分类号 TP27 文献标志码 A 以使跟踪误差达到指数稳定 [5] . 利用航天器的姿态稳定 [6] , 表面只有 在控制欠驱动的船舶时, 执行机构的故障 [11-12] 是一个很关键的 配问题是克服推力器失效的重要因素 [17] . 文献 [18] 提出了一种方法, 的增多,意味着系统的成本和质量增加. 此外,如果一个完全驱动的系 统被损坏,系统将会产生一个欠驱动的控制器 [22] . 因此, 对欠驱动系 统开发一个容错控制器是必要的. 控制设计方法. 与上述结果相反,所有的系统参数都是未知的. 通过引 入导线] , 即引入了一个 辅助操纵变量 , 可以克服控制欠 驱动系统所遇到的困难.? ? ? ? 对于带有外部干扰的欠驱动船舶, 本文提出了一种自适应容错 万方数据

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