[发明专利]考虑执行器故障的非线性机械系统类固定时间控制方法

权利要求书

1.一种考虑执行器故障的非线性机械系统类固定时间控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、非线性机械系统建模：

其中：p,为机械系统的广义状态量，包括机械臂系统的位置和速度、航天器姿态系统的姿态信息和角速度；分别为系统的未知惯量矩阵、科氏力和离心力矩阵、以及重力矩矢量，则分别表示系统的控制力和外部干扰；

步骤2、执行器故障建模和模型转化：

执行器故障建模：u^F＝b(t)u+θu,

其中：为执行器的乘性故障，b₁,...,b_n为0到1的未知时变参数，表示执行器的效率存在不确定性，θu表示执行器的加性故障；

非线性机械系统模型转化：

其中：状态变量：f₁(q₁,q₂):＝-H^-1(q₁)(C(q₁,q₂)q₂+G(q₁))，f₂(q₁):＝H^-1(q₁)，d^*:＝H^-1(q₁)(θu+d)；

定义跟踪误差为：e＝[e₁,...,e_n]^T:＝y-y_r；

其中：机械系统的输出状态y自主跟踪期望状态y_r；

步骤3、新型类固定时间可达性能函数设计：

其中：奇数l₂＞l₁＞0为设计参数，0,∞分别为性能函数的初值和终端值，T₀为用户设计的性能函数的可达时间；

步骤4、自适应容错保性能控制器设计：

自适应控制率来计算机械系统各关节施加的控制力矩：

其中：k₂为正定增益矩阵，b₀:＝min{b_i,0(i＝1,...,n)}，自适应律和设计为：

二阶跟踪误差为z₂＝q₂-s₁,

s_1,i(0)＝γ_1,i(0),

其中：θ_1,i＝s_1,i-γ_1,i，i＝1,2,3，0＜ζ₀＜4,ι₀＞0为设计参数，为自适应参数，γ_1,i(t)为虚拟控制量；

其中，k_1,i为控制增益；

系统的归一化跟踪误差为：

对跟踪误差e＝[e₁,...,e_n]^T施加如下所示的性能约束：-(t)＜e_i＜(t)，i＝1,2,3。