基于多设计融合的多重不确定非线性系统的自适应故障补偿控制

This research focus is to deal with multi-input multi-output strict feedback nonlinear systems with unknown system parameters and multiple uncertain faults, which may lead to system uncertainties, especially the uncertainty of actuation, to propose new adaptive multi-design integration based actuator failure compensation control theory and design techniques, to maintain desired system performance under uncertain fault condition..This project is to research on the design of new feedback based adaptive fault identification schemes which can achieve effective fault detection in a self-stabilization framework; the development of adaptive multi-design integration based control scheme, to ensure the desired system performance despite the multiple uncertainties of actuator failure; the integration of the fault identification and fault tolerant schemes to achieve the accurate controller switching and failure compensation. A new software platform will be established for an active suspension system, to verify the effectiveness of the proposed actuator failure compensation methods. The proposed new actuator failure compensation method can effectively solve the uncertain actuator failures, such as gain fault、bias fault、stuck fault、signal interrupt fault and time-varying fault, which together can provide effective control theory foundations and design reference for improving the safety of active suspension systems.

本项目以一类性能关键系统的安全性设计为背景，对系统参数、执行器故障及故障导致的驱动方式等多重不确定情况下多变量非线性严格反馈系统的控制理论和方法开展细致研究，提出新的基于自适应多设计融合的执行器故障补偿控制方案，使基于该控制技术的系统在多重不确定情况下能够恢复并保持理想的系统性能。.本项目将非线性反馈设计与自适应辨识方法相结合，建立一种新的故障辨识方法，在闭环自稳定的框架下有效判定系统的驱动方式；提出新颖的自适应多设计融合的执行器故障补偿控制方法，能有效解决多重不确定故障问题并获得满意的系统性能；将故障辨识与故障补偿相集成，实现不同驱动方式下对多重不确定执行器故障的精确补偿。建立汽车主动悬架系统安全运行软件平台，验证所提方法的有效性，以有效解决汽车主动悬架系统可能发生的增益、偏差、卡死、电信号中断、时变等多类执行器故障问题，为其安全运行提供控制理论和设计参考。

现有的新兴系统多为多变量非线性的性能关键系统，需要深入挖掘执行器故障对系统造成的不确定影响，发展新的执行器故障补偿控制技术，以保证系统在系统参数、执行器故障以及故障导致的驱动方式等不确定情况下仍能够恢复并保持理想的系统性能。.本项目以一类多变量非线性严格反馈系统为对象，重点研究：发展新的基于反馈的故障辨识方案，使系统具有自稳定特性，保证故障参数辨识所需的稳定条件，以实现在自稳定框架中的有效故障辨识；发展新的自适应容错控制方案，实现有效的故障调节，以保证系统在不确定故障下的稳定和渐近跟踪性能；最后开发汽车主动悬架系统安全运行模拟实验平台以及航天器飞行控制仿真系统验证所设计控制方案的有效性， 拓展非线性系统容错控制理论研究的深度，尤其是解决故障导致的驱动方式不确定情况下的控制系统设计问题，最终设计出能够克服多重不确定情况的自适应多设计融合的执行器故障补偿控制方案，为一类性能关键的非线性控制系统提供合适的理论基础。

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