[发明专利]基于级联观测器的垂直起降飞机鲁棒容错控制系统及方法

摘要

本发明公开了基于级联观测器的垂直起降飞机鲁棒容错控制系统及方法，属于飞行器控制的技术领域，建立考虑了外部干扰以及执行器故障的垂直起降机动力学模型，转换动力学模型为标准形式的非线性模型，利用级联的干扰观测器、故障诊断观测器实时估计干扰、故障以及状态量，将非线性模型解耦为两个子系统并确定各子系统的控制率，再由两个子系统的控制率、故障估计值确定容错控制率。本发明考虑了外部干扰和故障作用的系统在容错控制器的作用下，实时补偿故障和干扰，迅速地减少了故障以及干扰的影响，提高了控制系统的鲁棒性。

主权项

基于级联观测器的垂直起降飞机鲁棒容错控制系统，是串接在垂直起降飞机模型输入端、输出端之间闭环控制系统，具体包括：执行机构、观测器单元、容错控制器，其特征在于：所述执行机构，在容错控制信号以及故障的作用下得到垂直起降飞机的操作指令；所述垂直起降飞机模型在外部干扰以及执行机构操作指令的作用下动作，以飞机质心位置以及滚转角构成所述控制系统的输出向量；所述观测器单元包括级联的干扰观测器、故障诊断观测器，干扰观测器根据飞机滚转角和滚转速率来得到干扰估计值以及状态变量观测值，故障诊断观测器根据干扰估计值、飞机质心位置、容错控制信号得到故障估计值以及状态变量观测值，所述状态变量观测值包括：滚转角和滚转速率的观测值、飞机质心位置观测值以及速度观测值；所述容错控制器，以跟踪误差信号、滚转角和滚转速率的观测值、故障估计值、干扰估计值为输入，得到容错控制信号修正值，所述跟踪误差信号为由飞机质心位置以及相应速率的观测值组成的观测信号与给定参考值的差值。