[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

说明书

本发明涉及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，设计一种类固定时间收敛的鲁棒控制技术，使得系统能够自适应地处理执行器的故障问题，还能够保证机械系统在用户给定的时间范围内达到稳定状态，且系统的稳态和瞬态性能均在预先设计的性能指标以内。优势：机械系统会在该时间之前进入稳态，即高精度地跟踪期望轨迹，保证任务的顺利完成；自适应律可以自主实现自适应补偿，保证机械系统的稳定；机械系统的瞬态参数(如收敛时间、收敛速度)和稳态参数(稳态跟踪误差)可由技术的使用者自主设计，与工程技术指标结合密切，十分适用于工程应用。

技术领域

本发明属于机械系统鲁棒控制技术领域，涉及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。

背景技术

很多实际的机械系统可以被建模为Euler-Lagrange(EL)系统的形式，如机器人系统，文献：Karayiannidis Y,Doulgeri Z.Model-free robot joint position regulationand tracking with prescribed performance guarantees[J].Robotics andAutonomous Systems,2012,60(2):214-226.；航天器系统，文献：Wei C,Luo J,Dai H,etal.Adaptive model-free constrained control of postcapture flexiblespacecraft:a Euler–Lagrange approach[J].Journal of Vibration and Control,2018,24(20):4885-4903.；能量传输系统、文献：Lee T S.Lagrangian modeling andpassivity-based control of three-phase AC/DC voltage-source converters[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2004,51(4):892-902.；直升机系统，文献：Li Y,Zhao D,Zhang Z,et al.An IDRA approach for modeling helicopter basedon Lagrange dynamics[J].Applied Mathematics and Computation,2015,265:733-747.等。因此，目前已有很多学者开展了对机械系统的动力学分析和鲁棒控制问题的研究。但是，现存的大多数研究成果并没有考虑一个关键问题：如何先验地设计机械系统的控制性能。现存的大多数技术虽然在仿真中能够取得优异的效果，但是对于实际的机械系统，由于其无法对控制结果进行先验设计和保障，控制系统在强不确定性和执行器故障等问题的作用下，很容易失稳，严重时甚至会造成任务的失败。