[发明专利]一种基于Nussbaum增益函数的传感器容错控制方法

说明书

本发明涉及传感器容错控制方法，更具体的说是一种基于Nussbaum增益函数的传感器容错控制方法，该方法包括以下步骤：步骤一：给出非线性数学模型；步骤二：利用参数分离技术和Nussbaum增益函数设计容错控制器；步骤三：仿真验证基于Nussbaum增益函数的传感器容错控制方法的有效性；有益效果为提出了一种不依赖被控对象数学模型的容错控制方案；提出了一种不依赖任何估计器的容错控制方案；设计一个不依赖被控对象数学模型和估计器的容错控制方案，而且在故障发生时仍然可以很好的跟踪上参考信号。

技术领域

本发明涉及传感器容错控制方法，更具体的说是一种基于Nussbaum增益函数的传感器容错控制方法。

背景技术

随着工业设备的越来越复杂，造成被控系统的非线性和耦合度大大提高。因此，对被控系统进行精确建模变得越来越困难。这就造成利用基于模型的控制方法实现复杂的控制任务变的非常有挑战性。因此研究不依赖系统模型得控制算法变得尤为重要。

其次，在设备运行中，故障的发生不可避免。为了减小或避免故障带来的严重后果，容错控制也成为了研究热点之一。现有的容错控制分为被动容错和主动容错两大类，其中主动容错由于它的自适应性和灵活性被广泛应用。但主动容错依赖于估计器的设计。

例如专利号201810995048.9一种基于非线性输出反馈系统的自适应一致性控制方法；

该专利针对一类非线性系统基于Nussbaum增益函数和反步控制技术设计了一种输出反馈自适应控制方案。首先，利用滤波器对任意相对阶系统进行转换；其次，利用Nussbaum函数处理未知控制方向问题；最后，引入反步控制技术设计控制器；该发明的缺点是没有考虑系统中常出现的故障问题；需要额外的引入滤波器方便控制器设计。

例如专利号201710551612.3一种受扰动和未知方向非线性系统的零误差跟踪控制方法；该专利针对一种含有扰动和未知控制方方向的非线性系统设计了一种控制器。首先，建议被控对象的数学模型；其次，利用Nussbaum增益函数和自适应技术设计了控制器；最后，理论分析所设计的控制器可以保证系统稳定。该发明的缺点是对系统未知函数的限定条件保守性太强；此控制方案设计过程复杂。

上述现有技术中的容错控制方法均需要被控对象的数学模型已知，也需要设计估计器。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Nussbaum增益函数的传感器容错控制方法，容错控制方法不需要被控对象的数学模型已知，同时，也不用设计任何估计器。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种基于Nussbaum增益函数的传感器容错控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：给出非线性数学模型；

步骤二：设计容错控制器。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于Nussbaum增益函数的传感器容错控制方法，给出非线性数学模型，可以使用以下单输入单输出严格反馈非线性系统；

其中，代表系统的状态向量，u∈R代表系统的控制输入，和分别表示系统的非线性函数，y∈R为系统的输出。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于Nussbaum增益函数的传感器容错控制方法，步骤二中利用参数分离技术把传感器故障分离。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于Nussbaum增益函数的传感器容错控制方法，传感器故障模型如下：

其中，1≥ρi＞0代表第i个状态量的效率系数，ηi≥0表示第i个状态发生的偏移故障。