战术导弹姿态系统容错控制研究

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控制系统在运行过程中,如果系统的某些元部件发生故障或者失效,则传统方法设计的控制器一般不能保证闭环系统的良好性能,甚至使闭环系统失稳。而容错控制可以保证系统不受或少受故障影响,仍然维持稳定运行。因此,容错控制理论成为当代控制理论研究的挑战性课题之一。本文以战术导弹姿态系统模型为研究对象,对采用自适应方法的容错控制系统进行了深入的研究。  本文首先综述了容错控制方法的发展概况及现状,分析了该领域目前发展存在的问题,并且综述了自适应方法的基本理论和设计方法,确立了本文的理论研究方向、意义及其在工业控制中的应用背景。  其次,分析控制系统各种故障模型的数学表示,并且建立执行器故障模型,为执行器故障补偿控制器的设计做好理论基础。  再次,针对所建立的执行器故障模型设计状态反馈自适应故障补偿控制器。并在理论上证明了所提出的方法能够保证系统的闭环信号的有界性,以及该方法的稳定性和收敛性。  然后,通过对导弹进行受力分析,建立导弹的质心运动动力学方程、导弹的法向加速度方程和导弹绕质心转动的动力学方程,以及作用于导弹上的外力矩表达式等,最终推导出了导弹的数学模型。  最后,对推导出的导弹模型设计状态反馈自适应故障补偿容错控制器,并且利用MATLAB工具进行仿真分析,最终得出此方法能够有效地减小系统故障带来的不稳定等情况,并且使系统在故障发生时仍然能够满足性能指标要求。
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